2015年中石化勝利石油工程有限公司擬申報(bào)國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng)目

2015年中石化勝利石油工程有限公司擬申報(bào)國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng)目公示一、項(xiàng)目名稱納-微米復(fù)合鉆完井液體系創(chuàng)制及工業(yè)應(yīng)用二、推薦單位中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)三、項(xiàng)目簡(jiǎn)介鉆完井工程是產(chǎn)出與增產(chǎn)油氣實(shí)現(xiàn)國(guó)家能源重大需求的重要手段，而我國(guó)新發(fā)現(xiàn)的油氣資源主要處于高溫高壓、低滲透及微細(xì)孔道的深層與復(fù)雜儲(chǔ)層，環(huán)境嚴(yán)酷惡劣，鉆完井液與處理劑高溫降解、損害儲(chǔ)層孔道、井壁失穩(wěn)及產(chǎn)量遞減問(wèn)題更突出，鉆完井工程面臨更艱難條件下增產(chǎn)油氣的新技術(shù)挑戰(zhàn)。本項(xiàng)目基于深層納-微米孔道及納米高活性多功能滲透效應(yīng)，率先系統(tǒng)創(chuàng)制深層鉆完井工程用納-微米復(fù)合鉆完井液體系，歷經(jīng)12年持續(xù)攻關(guān)，取得深層高溫?zé)o解堵保護(hù)、滲透率恢復(fù)值97%及承壓能力提高98%等重要突破與創(chuàng)新：1.發(fā)明了可控分散性納-微米中間體及新型納-微米復(fù)合處理劑與鉆完井液體系基于層狀結(jié)構(gòu)原料，首創(chuàng)具有14納米單元與微米尺度復(fù)合結(jié)構(gòu)的納-微米中間體；基于該中間體發(fā)明6種系列納-微米復(fù)合處理劑，可在鉆完井地層納-微米孔道或介質(zhì)中可控分散為納米單元及30650nm粒子。這種分散方式，解決了現(xiàn)有納米“直接分散”造成失活及應(yīng)用失效重大難題，這種納-微米復(fù)合處理劑抗高溫、抑制與潤(rùn)滑多功能性，成為深層鉆探自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)新體系與主體技術(shù)。2.率先發(fā)現(xiàn)納米可控成核效應(yīng)，建立超深井耐高溫鉆完井液體系應(yīng)用方法基于可控分散高活性納米粒子吸附有機(jī)分子的成核效應(yīng)，設(shè)計(jì)耐高溫390459C納-微米復(fù)合處理劑，經(jīng)懸浮分散創(chuàng)制多功能耐高溫220235C納-微米復(fù)合鉆完井液體系，高效用于新疆、四川等油氣田超高溫深井，解決了8400米超深井等的抗高溫、潤(rùn)滑與井壁坍塌重大難題。3.首次提出儲(chǔ)層納-微米孔道模型，建立納-微米復(fù)合體系保護(hù)儲(chǔ)層方法建立儲(chǔ)層納-微米孔道模型及封堵系數(shù)設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化納-微米復(fù)合處理劑吸附封堵功能，在納-微米孔道快速形成封堵的超薄阻隔層及二次納米分散高活性孔道，解決現(xiàn)有鉆完井液在儲(chǔ)層孔道形成濾餅慢、濾液侵入深度難控制及解堵難題，儲(chǔ)層滲透率恢復(fù)值97%(國(guó)外同類技術(shù)90%)，實(shí)現(xiàn)勝利、新疆等油田低滲區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)及亞洲最深井的高效完井。4.率先建立納米滲透粘連穩(wěn)定井壁模型及納-微米復(fù)合體系穩(wěn)定井壁方法基于儲(chǔ)層納-微米微細(xì)孔道納米滲透及調(diào)控巖石表面與彈塑性機(jī)理，建立儲(chǔ)層納米可控滲透粘連孔縫的穩(wěn)定井壁模型，設(shè)計(jì)可控滲透、高效乳化與抑制性納-微米復(fù)合體系,作為首選技術(shù)解決了勝利、新疆等油田復(fù)雜深層井壁失穩(wěn)與縮徑難題，深層承壓能力同比提高98%、鉆完井周期最高縮減1年。本項(xiàng)目已建成1.5萬(wàn)噸/年納-微米原料及系列納-微米復(fù)合處理劑生產(chǎn)線，創(chuàng)建納-微米復(fù)合鉆完井液深層鉆探與增產(chǎn)主體技術(shù)，在勝利、新疆等油田25個(gè)區(qū)塊推廣應(yīng)用5227口井。近三年生產(chǎn)各類復(fù)合處理劑2.45萬(wàn)噸，在1582口井推廣應(yīng)用，直接經(jīng)濟(jì)效益50.3615億元、增收節(jié)支等3.1159億元；獲授權(quán)發(fā)明專利12項(xiàng)(其中美國(guó)專利2項(xiàng))、實(shí)用新型專利4項(xiàng)，建立企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，出版專著4部(包括英文專著1部)、論文209篇及SCI/EI收錄147篇，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。鑒定會(huì)評(píng)價(jià)：整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中納-微米中間體處于國(guó)際領(lǐng)先水平。新技術(shù)推動(dòng)我國(guó)油氣工程整體行業(yè)進(jìn)步，應(yīng)用前景廣闊。四、主要完成人及技術(shù)貢獻(xiàn)1、柯?lián)P船：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)1-4主要貢獻(xiàn)者，項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人，制定總體路線、發(fā)明可控分散性納-微米中間體；設(shè)計(jì)生產(chǎn)納-微米復(fù)合處理劑與鉆完井液體系，開(kāi)展深層鉆完井儲(chǔ)層保護(hù)、穩(wěn)定井壁及油氣增產(chǎn)推廣應(yīng)用。2、韓來(lái)聚：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)2-4重要貢獻(xiàn)者；組織制定項(xiàng)目立項(xiàng)、研究、計(jì)劃、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與應(yīng)用；指導(dǎo)生產(chǎn)納-微米復(fù)合原料與處理劑、納-微米復(fù)合非滲透劑、乳液鉆完井技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；組織納-微米復(fù)合鉆完井液在勝利、新疆、川東北等油氣田應(yīng)用。3、蘇長(zhǎng)明：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)1、2、4主要貢獻(xiàn)者，主持研制納米正電材料、納米穩(wěn)定乳液、抗高溫復(fù)合乳液與抗高溫濾失劑研制與應(yīng)用工藝研究；組織納-微米復(fù)合體系在勝利、新疆、川東北、華北等油田推廣應(yīng)用。4、徐?。喉?xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)1、3、4重要貢獻(xiàn)者，參與項(xiàng)目立項(xiàng)、計(jì)劃制定；指導(dǎo)納-微米穩(wěn)定乳液機(jī)理研究，參與納-微米復(fù)合乳液研制及生產(chǎn)工藝研究，參與納-微米復(fù)合鉆完井液推廣應(yīng)用及評(píng)價(jià)。5、李公讓：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)1、3、4的貢獻(xiàn)者，參與項(xiàng)目立項(xiàng)、研究及納-微米復(fù)合非滲透劑研制與室內(nèi)評(píng)價(jià)；參與納-微米復(fù)合鉆完井液體系研制、生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效果評(píng)價(jià)。6、李作會(huì)：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)2、3、4的貢獻(xiàn)者，負(fù)責(zé)項(xiàng)目立項(xiàng)、研究與應(yīng)用目標(biāo)制定；組織制定項(xiàng)目整體運(yùn)行計(jì)劃、成果推廣、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效益統(tǒng)計(jì)；負(fù)責(zé)油氣儲(chǔ)層巖性、裂縫的密度法測(cè)試。7、張敬輝：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)1-3貢獻(xiàn)者，參與項(xiàng)目的納-微米復(fù)合非滲透劑、非滲透膜研制；參與納-微米復(fù)合處理劑生產(chǎn)線建設(shè)及產(chǎn)品生產(chǎn)；參與納-微米復(fù)合鉆完井液技術(shù)研究與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。8、藍(lán)強(qiáng)：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)3、4的貢獻(xiàn)者，研究納米穩(wěn)定乳液機(jī)理、合成表征納米復(fù)合乳液，參與制定納-微米復(fù)合鉆完井液室內(nèi)研究、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效果評(píng)價(jià)。9、喬軍：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)2-4的貢獻(xiàn)者，參與指導(dǎo)納-微米復(fù)合鉆完井液體系研制、性能表征及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用；參與本技術(shù)在勝利、新疆等油田應(yīng)用推廣及效益評(píng)估工作。10、周倩：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)1-3的貢獻(xiàn)者，參加指導(dǎo)納米顆粒、磁性納米顆粒及納-微米復(fù)合微球體系研制，參與制定并開(kāi)展納-微米復(fù)合微球封堵機(jī)理及其優(yōu)化調(diào)堵的實(shí)驗(yàn)研究。11、邱維清：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)3、4貢獻(xiàn)者，參加納-微米處理劑鉆完井液的配制、調(diào)控、推廣應(yīng)用、現(xiàn)場(chǎng)管理及效益統(tǒng)計(jì)等工作。12、何興華：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)3、4的貢獻(xiàn)者，負(fù)責(zé)納-微米復(fù)合處理劑研制及評(píng)價(jià)、理論與技術(shù)研究、現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。13、劉寶峰：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)3、4的貢獻(xiàn)者，參與納-微米復(fù)合非滲透性鉆完井液研究、現(xiàn)場(chǎng)施工、應(yīng)用及效益統(tǒng)計(jì)。14、王傳富：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)3、4貢獻(xiàn)者，參與納米復(fù)合泡沫鉆井流體、合成基密閉液及其生產(chǎn)工藝，參與鉆井液用蒙脫土-聚合物納米復(fù)合材料研究與應(yīng)用。15、武學(xué)琴：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)1、2、3、4的貢獻(xiàn)者，負(fù)責(zé)納-微米復(fù)合乳液、蒙脫土-聚合物納米復(fù)合處理劑及納-微米復(fù)合鉆完井液室內(nèi)研究，主持有關(guān)檢測(cè)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定。五、主要完成單位及創(chuàng)新推廣貢獻(xiàn)1、中石化勝利石油工程有限公司：作為“納-微米復(fù)合鉆完井液體系創(chuàng)制及工業(yè)應(yīng)用”項(xiàng)目的第一完成單位，負(fù)責(zé)組織項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)、申報(bào)立項(xiàng)、技術(shù)體系研制、合作生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、應(yīng)用與評(píng)價(jià)、報(bào)告編寫及實(shí)施過(guò)程中的管理等工作。該公司自2003年開(kāi)始，組織開(kāi)展了納-微米復(fù)合非滲透劑、納米乳液等鉆井完井液體系研制工作，開(kāi)展該體系在多個(gè)油氣田復(fù)雜儲(chǔ)層鉆完井工程的應(yīng)用，揭示該體系抑制與封堵機(jī)理，產(chǎn)生抗高溫與抗鹽性的綜合應(yīng)用效果，發(fā)明了復(fù)雜儲(chǔ)層用納-微米非滲透劑，形成了非滲透劑企業(yè)通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，組織開(kāi)展了非滲透體系在勝利油田15個(gè)區(qū)塊的大位移延伸井、大斜度定向井、深定向井及探井鉆井施工應(yīng)用。發(fā)現(xiàn)了納米分散穩(wěn)定乳液機(jī)理，研制出納-微米復(fù)合鉆井完井液體系，形成了納米乳液通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在勝利油田8個(gè)區(qū)塊的復(fù)雜水平井、大斜度井應(yīng)用，取得高平1井鉆探應(yīng)用國(guó)內(nèi)水平段最長(zhǎng)3462.07m，位垂比最大4.02的兩項(xiàng)紀(jì)錄。在老168井組完鉆58口井應(yīng)用，投產(chǎn)后產(chǎn)能穩(wěn)定，與相鄰老163井組相比，平均單井日產(chǎn)油提高40%(4.8t)，每天增產(chǎn)油192t。還開(kāi)展多項(xiàng)國(guó)際先進(jìn)水平的儲(chǔ)層與孔縫密度和地震探測(cè)技術(shù)等創(chuàng)新，取得了重大經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，在國(guó)內(nèi)外深井納-微米鉆井液技術(shù)領(lǐng)域已產(chǎn)生重要影響。2、中國(guó)石油大學(xué)（北京）：作為項(xiàng)目的主要參加單位，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的總體方案設(shè)計(jì)，制定研究路線、方案和計(jì)劃、技術(shù)體系研制、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)評(píng)價(jià)、報(bào)告編寫與匯報(bào)等工作。是本項(xiàng)目納-微米原料、納-微米復(fù)合處理劑的發(fā)明專利權(quán)人及納-微米復(fù)合鉆完井液主要?jiǎng)?chuàng)制單位。本單位自2003年開(kāi)始，依托國(guó)家重大專項(xiàng)、國(guó)家973、國(guó)家自然基金創(chuàng)新群體及中石油和中石化重點(diǎn)攻關(guān)等項(xiàng)目，與中石化勝利石油工程有限公司等，組成“產(chǎn)學(xué)研”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，基于層狀結(jié)構(gòu)原料設(shè)計(jì)納-微米結(jié)構(gòu)中間體，產(chǎn)生可控納米分散性、形成納-微米復(fù)合處理劑及其自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的抗高溫體系與鉆完井液體系規(guī)模生產(chǎn)工藝。本單位獲得授權(quán)核心發(fā)明專利4項(xiàng)，發(fā)明新穎的納-微米中間體，具有原創(chuàng)性特色和廣泛適用性，通過(guò)技術(shù)合作建設(shè)年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸生產(chǎn)線，生產(chǎn)各類納-微米原材料與處理劑已達(dá)15萬(wàn)多噸以上，還參與納-微米復(fù)合處理劑產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外多個(gè)油氣田推廣應(yīng)用。發(fā)表論文67篇，其中主要論文被SCI他引709次；受Total等邀請(qǐng)作keynote報(bào)告3次；發(fā)表國(guó)內(nèi)外專著4部，在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生良好影響。培養(yǎng)博士碩士研究生70多人，取得顯著經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。3、中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院：作為項(xiàng)目的參加單位之一，參與納-微米復(fù)合處理劑研制、技術(shù)體系配方優(yōu)選、資料收集及應(yīng)用推廣等工作。本單位自2003年開(kāi)始，依托國(guó)家重大專項(xiàng)、國(guó)家科技攻關(guān)及中石化重點(diǎn)攻關(guān)等項(xiàng)目，負(fù)責(zé)正電性納-微米處理劑及其抗高溫多功能乳液與潤(rùn)滑液體系研制、原位復(fù)合或共混工藝，實(shí)現(xiàn)5種系列正電性納-微米復(fù)合體系的大規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。本單位基于正電納米材料分散復(fù)合體系，研制出系列多功能納-微米復(fù)合鉆完井液與乳液體系，在勝利、新疆、川東北、華北與西北等油田11個(gè)區(qū)塊油氣井，開(kāi)展儲(chǔ)層保護(hù)與井壁穩(wěn)定推廣應(yīng)用。研制抗高溫納-微米復(fù)合乳液與潤(rùn)滑液技術(shù)，在新疆塔里木6口超深井應(yīng)用，解決了塔深1井（井深8400m）這一亞洲最深井的井壁穩(wěn)定、儲(chǔ)層保護(hù)與高質(zhì)量完井等重大技術(shù)難題。本單位獲授權(quán)發(fā)明專利4項(xiàng)，包括美國(guó)專利2項(xiàng)，發(fā)表論文20多篇，在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生良好影響，組織了本技術(shù)的環(huán)保評(píng)價(jià)及廢棄鉆井液回收等循環(huán)利用研究，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。4、山東大學(xué)：作為項(xiàng)目的主要參加單位之一，參與項(xiàng)目的資料收集、立項(xiàng)、研究?jī)?nèi)容、研究報(bào)告編寫、項(xiàng)目匯報(bào)及協(xié)助本項(xiàng)目進(jìn)行成果鑒定等工作。主要開(kāi)展了納-微米復(fù)合穩(wěn)定機(jī)理、理論模型及體系配方優(yōu)選研究。本單位基于國(guó)家重大專項(xiàng)等要求，開(kāi)展納米結(jié)構(gòu)制備、分散與復(fù)合穩(wěn)定規(guī)律及納-微米復(fù)合鉆完井液體系規(guī)?；に囇芯?，形成了納米乳液工業(yè)生產(chǎn)工藝及應(yīng)用方法。本單位負(fù)責(zé)基于水滑石體系的納-微米復(fù)合乳液生產(chǎn)及其油氣田防塌應(yīng)用推廣工作，取得重要理論、技術(shù)與應(yīng)用突破。參與了納-微米復(fù)合處理劑與鉆完井液技術(shù)在新疆、勝利油田推廣應(yīng)用工作，推動(dòng)了本項(xiàng)目科研成果高效轉(zhuǎn)化，獲授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng)，發(fā)表論文65篇，基礎(chǔ)研究水平居于國(guó)際該領(lǐng)域前列，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。六、推廣應(yīng)用情況自20032014年已建成1.5萬(wàn)噸/年納-微米原材料及其復(fù)合處理劑生產(chǎn)線，生產(chǎn)納-微米復(fù)合鉆完井液在勝利、新疆、四川等油田25個(gè)區(qū)塊5227口井推廣應(yīng)用。近三年，生產(chǎn)各類納-微米復(fù)合處理劑2.45萬(wàn)噸，在1582口井推廣應(yīng)用，直接經(jīng)濟(jì)效益50.3615億元；節(jié)約建井費(fèi)等3.1159億元；形成2項(xiàng)納-微米處理劑通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，向全國(guó)油田推廣實(shí)施。新型納-微米復(fù)合處理劑體系經(jīng)國(guó)家環(huán)保部門檢測(cè)符合環(huán)境安全要求，為我國(guó)主要油區(qū)安全、高效鉆井和提高低效油氣田采收率、增加經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量及產(chǎn)量提供重大技術(shù)支撐，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。七、主要知識(shí)產(chǎn)權(quán)證明目錄（不超過(guò)10件）知識(shí)產(chǎn)權(quán)類別知識(shí)產(chǎn)權(quán)具體名稱國(guó)家（地區(qū)）授權(quán)號(hào)授權(quán)日期權(quán)利人發(fā)明人發(fā)明專利一種聚丙烯酰胺無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料鉆井液助劑及其制備方法中國(guó)ZL200910300646.02013年05月22日中國(guó)石油大學(xué)（北京）柯?lián)P船；魏光耀發(fā)明專利一種聚丙烯超短纖維組合物及其制備方法中國(guó)ZL200910302864.82013年05月22日中國(guó)石油大學(xué)（北京）柯?lián)P船；肖海濱發(fā)明專利ElectropositiveProductionwelltreatingfluidandmethodofpreparingthesame美國(guó)US7323434B22008年01月29日ChinaPetroleum&ChemicalCorporation；etalChangmingSu；RushanLiu；WeipingXu；etal發(fā)明專利Copolymerandpreparationmethodandapplicationthereof美國(guó)US8623791B22014年01月07日ChinaPetroleum&ChemicalCorporation；etalXiaohuaYang；LinWang；JiafenLi；ChangmingSu；etal發(fā)明專利一種油包水型納米乳液的低能耗制備方法中國(guó)ZL201210246993.12014年08月06日山東大學(xué)徐??；江晶晶；孫德軍；李偉；趙春花；潘紅；朱騰發(fā)明專利一種失穩(wěn)納米乳液再生方法中國(guó)ZL201210205157.92014年08月27日山東大學(xué)孫德軍；李超；崔迎春；于麗杰；徐健發(fā)明專利石油鉆井用非滲透降濾失劑中國(guó)ZL200710014322.12011年06月04日中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院薛玉志；李公讓；喬軍；劉寶鋒；武學(xué)芹發(fā)明專利一種改性聚烯烴材料及其專用改性樹(shù)脂與它們的制備方法中國(guó)ZL200810247369.72011年10月05日中國(guó)海洋石油總公司；中海油氣開(kāi)發(fā)利用公司柯?lián)P船；李京子；梁吉鋒發(fā)明專利一