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复杂结构井特种钻井液及工业化应用

发布日期: 2016- 12- 27 文章来源:

 蒋官澄,男,50岁,重庆人,中共党员。中国石油大学(北京)二级教授,国家杰青获得者,国家百千万人才,国家863项目首席专家,俄罗斯自然科学院和工程院院士。1987年起一直从事油田化学、油气层损害与保护等方向的科研与教学工作,前后主持了国家杰青项目、国家自然科学基金重点支持和面上项目、国家863主题项目、国家科技重大专项子课题等数十项,2007和2012年获国家科技进步二等奖2项(1项排名第1)、2016年国家技术发明二等奖1项(排名第1),省部级一等奖7项(均第1)、二等奖8项、三等奖3项等,发表论文226篇(SCI收录60篇、EI收录51篇),出版专著6部,授权发明专利41件(中国29、美国12),储层损害评价成果入编美国大学教材,促进了钻井液理论和方法的发展、钻井液技术的升级换代和变革。项目攻关期间,为保证项目进度,蒋官澄从不休假,一周总是保持工作七天的工作状态。连续的超负荷工作导致蒋官澄右耳出现耳鸣甚至听力严重受损,遭受病痛折磨,但他并没有因此请假休息,仍然每天坚持工作,即使病情严重到必须上医院治疗的时候,蒋官澄也是上午工作,下午抽时间治疗,晚上回来继续工作,与小组成员讨论项目中的问题。在复杂结构井特种钻井液现场应用阶段,蒋官澄以身作则,深入现场一线,在他的带领下,大家团结努力,出色地完成了项目组制定的重点工作任务。在日常科研工作中,蒋官澄面临人员紧张、教学科研任务繁重的困难,他创新工作方式,组织团队人员积极沟通交流,集中攻克了一批复杂结构井钻井液关键技术难题,取得了丰硕的成果。目前,蒋官澄及其所带领的团队正满怀斗志,聚集石油行业核心技术,继续研究适应煤层气、页岩气、深水等油气藏的高性能水基和油基钻井液技术,全力投入到全国低渗透、非常规及海洋复杂油气田等油气资源开发的建设工作中,为中国石油行业的美好未来而奋斗。

孙金声,男,1965年出生于江西省于都县,1985年本科毕业于江西师范大学化学系,1988年硕士毕业于南开大学元素有机化学研究所有机合成专业,2006年博士毕业于西南石油大学应用化学专业。先后在中国石油勘探开发研究院钻井研究所、中国石油集团钻井工程技术研究院钻井液研究所、科研处工作,从事钻井液与储层保护研究工作。他的研究项目先后获得了多项科学研究奖项,其中国家科技进步二等奖2项(均为第一完成人),省部级科技进步奖12项(一等奖5项、二等奖4项、三等奖3项、),申请发明专利18项(已授权9项),授权实用新型专利5项,中国石油集团公司技术秘密6项。出版专著3部,发表论文108篇。他与研究团队创立了通过水基钻井液形化学成膜稳定井壁和保护储层理论,发明了化学成膜关键系列处理剂新材料及成膜化学固壁与保护储层一体化新技术,实现了稳定井壁与保护储层从选择性物理封堵向非选择性物理化学成膜封堵的重大转变,奠定了稳定井壁与超低损害储层钻井液理论与技术基础。孙金声带领他的团队投入到“5+2”的工作状态,长期超负荷的熬夜加班和连续长时间的现场出差,导致孙金声患有眼疾,长期被病痛所折磨。但他总是能克服困难,迎难而上。复杂结构井特种钻井液项目的攻关,有效解决了复杂结构井钻井过程中井壁坍塌、漏失和储层损害等共存导致的井下安全、损害油气储层重大技术难题。

蒲晓林,男,1957年生,教授,博士研究生导师,SPE会员,CNPC钻井液重点研究室主任、西南石油大学油气井工程研究所所长,油气井工作液化学与力学学术方向负责人,油气藏地质及开发工程国家重点实验室固定研究人员;曾出国挪威Stavanger大学石油工程系作访问学者。曾经主持开展了西部深井复杂井关键技术系列研究;主持多个油气田勘探开发钻井的钻井液完井液方案设计,如新疆准噶尔油田南缘复杂地质条件钻井液方案设计、中石化川东北普光气田普光构造钻井液完井液设计等;获CNPC科技进步一等奖2项。先后发表SCI/EI文章十余篇、合著出版专著和教材3部。先后作为副专题长(负责人)承担国家“973”项目1项、国家“863”项目1项、国家重大油气专项1项。作为项目长负责国家自然科学基金重大(面上)项目1项、其他省部级项目10余项。研究成果获国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步一等奖3项、国家发明专利4项。蒲晓林带领他的团队攻关复杂结构井钻井液堵漏材料期间,主动放弃休假,每天以积极的态度投入到工作中,有时为了不拖延项目进度,他更是出差回来直奔实验室工作到深夜才回家。蒲晓林经过努力拼搏、奋力进取,独立研发了复杂结构井钻井液承压堵漏新材料,大大地推进了复杂结构井特种钻井液项目的进程。

 

一、研究群体的研究方向

石油、天然气等油气资源,是影响经济社会发展的战略资源之一。我国剩余油气储量大多为低渗透、页岩气等非常规油气,以及深层、深水等难动用油气资源。以水平井为基本特征的复杂结构井(鱼刺骨井、绕障井等),产量达直井的3倍以上,是高效开发这些剩余油气资源的最佳选择,复杂结构井钻井技术已成为21世纪的主要发展方向。利用复杂结构井高效开采我国1085亿吨油气地质资源,保障国家能源安全意义重大。

我国剩余的油气资源多为低(特低)渗透、非常规、深层及深海等难动用储量,对油气井的需求更加特殊。新增油气储量大多分布在高原、山地、沙漠、黄土塬和海洋(尤其是深海)等覆盖地区,在西部埋藏很深(5000米~8000米),在南海70%分布在深水区(500米~3000米),使油气井工程面临着严峻的技术挑战。低(特低)渗透、非常规等油气资源的高效开发,使复杂结构井备受青睐,同时也加大了定向钻井与完井的技术难度;深层油气资源的开发离不开深井超深井,同时也使钻井与完井的作业风险增大、效率降低;深海油气资源开发急需深水钻井与完井技术,正面临着“下海、入地”的双重挑战。

总之,我国油气勘探开发正面临着诸如复杂结构井、深井超深井及深海油气井等复杂油气井工程技术难题,如何从理论和技术上有效驾驭之,已成为提高油气勘探开发效率和效益的重大瓶颈问题之一。对于复杂油气井工程而言,客观约束条件(地质环境等)及井下过程控制(高效破岩、轨迹控制、井眼稳定及储层保护等)问题十分复杂,要想认识和掌握其变化规律,实现复杂油气井“安全、高效、环保”的理想目标,就必须对钻井过程中使用的、不可或缺的钻井液,俗称钻井工程的“血液”进行系统深入的理论研究与技术创新。

二、研究群体形成的背景

经过几代人坚持不懈的努力,“复杂结构井钻井液技术”研究团队已经获得长足的发展,并与管柱力学、流体力学、岩石力学研究方向一起拓宽为油气井工程学科,受到国内外同行的关注。目前,全国有3个油气井工程学科点(中国石油大学、西南石油大学、东北石油大学)被评选为国家级重点学科(2007年再次评估认定),中国石油大学油气井工程学科点还被纳入国家“优势学科创新平台”重点建设对象(2006年)。

我国自改革开放以来,针对每一时期石油天然气勘探开发的特点,在油气井工程领域连续组织了国家级的集团性科技攻关研究,取得了一系列重要科研成果,从而逐步缩小了与国际先进技术水平的差距。在“五五”、“六五”、“七五”、“八五”等4个五年计划期间,石油部门主持实施了喷射钻井、优选参数钻井和近平衡钻井、定向井与丛式井、水平井钻井等国家科技攻关研究项目,在这研究项目中,钻井液是重要的研究内容之一。中国石油大学油气井工程学科的师生们始终参加了这些科研项目,在老前辈们的指导下,以青年教师和研究生为生力军,重点开展了“石油钻井理论和方法”研究,不仅出色地完成了科技攻关任务,而且初步造就了一支比较年轻化的创新研究队伍,其中高德利博士于1992年获得首届“中国科学技术发展基金会孙越崎科技教育基金”能源大奖,并于1993年被石油大学破格晋升为教授,1994年获得第四届中国青年科技奖,成为中国石油大学油气井工程学科的青年学术带头人。

自“九五”以来,伴随着国家“211工程”的重点建设(累计投资超过3000万元),同时在“国家杰出青年科学基金”、国家自然科学基金(重点、面上等)、国家“863计划”及石油部门等科技项目的资助下,在刘希圣教授、沈忠厚教授(2001年当选中国工程院院士)等老前辈们的关心和指导下,中国石油大学油气井工程学科逐渐形成了以高德利教授为带头人的一支中青年创新研究群体,“钻井液”研究方向也逐渐形成了以蒋官澄教授为带头人的研究团队。

三、钻井液研究团队取得的业绩

蒋官澄教授为带头人的钻井液研究团队由一批教授、副教授、博士生、硕士生组成的一支具有创新能力的团队,共45人。蒋官澄教授是我国石油工程领域第三个、油田化学方向第一个获得国家自然科学杰出青年基金资助的教授,主持了国家杰出青年基金项目、国家自然科学基金重点支持项目、国家863计划主题项目,国家自然科学基金面上项目、国家科技重大专项子课题、国家自然科学基金创新群体子课题(全国油气行业唯一的创新群体)、国家科技支撑计划子课题等数十项,经过20余年潜心研究,在保护油气层、复杂结构井特种钻井液、超高温钻井流体、保护环境等方面取得了整体上达到国际先进水平、部分达到国际领先水平的科技成就(经国内外同行院士、专家鉴定),促进了钻井液理论和方法的发展、钻井液技术的升级换代和变革,有力提升了钻井工程技术服务国际竞争力,并对国家中长期科技发展目标的实现做出了重要贡献。其代表性成果有:

a、创建了适合不同渗透性储层的保护储层钻井液系列新技术,拓展了保护油气层钻井液理论、方法和技术,引领了保护油气层钻井液技术的发展

b、发明了复杂结构井特种钻井液——仿生钻井液,该原创性成果在国际上掀起了仿生钻井液的研究热潮,引领了钻井液新理论、新方法和新技术的发展方向

c、揭示了钻井液处理剂对急性生物毒性和生物降解性的影响规律,提出了钻井液处理剂分子结构与环保性的相关性理论,发明了环保型钻井液系列处理剂和环保型钻井液体系,研发了“固液分离、收油、水相深度处理、固化、废弃物再利用”系列新技术,创建了油气钻井环境污染控制与废弃物资源化再利用的理论、方法和技术,实现了污染物达标排放与资源化再利用,以及油气高效钻井和环境保护的协调发展

以上三方面科技成就获国家科技进步二等奖2项(其中1项排名第1)、2016年国家技术发明二等奖1项(排名第1),省部级科技进步一等奖6项(均排名第一)、省部级技术发明一等奖1项(排名第1)、省部级科技进步二等奖8项、省部级科技进步三等奖3项。获授权发明专利41项(中国29、美国12)、计算机软件著作权6项。出版专著6部,在国内外主流期刊发表论文226篇(其中被SCI收录60篇、EI收录51篇)。培养了52名硕/博士、博士后。丰富和发展了《油田化学》、《保护油气层理论与技术》、《环境保护理论与技术》的理论知识与实用技术,为钻井液理论与技术的发展做出了重要贡献。
因以上成就,蒋官澄教授获国家杰出青年自然科学基金资助,入选“国家百千万人才工程”(并被授予有突出贡献中青年专家),当选为俄罗斯自然科学院和工程院院士、国家863项目首席专家、山东省有突出贡献的中青年专家和山东省先进工作者,享受国务院政府特殊津贴等。

 

获奖项目:复杂结构井特种钻井液及工业化应用

主要完成人:蒋官澄(中国石油大学(北京)),孙金声(中国石油集团钻井工程技术研究院),蒲晓林(西南石油大学),高德利(中国石油大学(北京)),王玺(中国石油集团钻井工程技术研究院),王平全(西南石油大学)

 

 

 

 

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