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南开校友孙金声:让超深油井释放“红火烈焰”

来源: 中国科学报     发稿时间: 2017-12-15 13:20

  俗话说:“上天容易入地难。”在油田钻井中,随着深度的增加,地温不断增高,压力不断增大,井壁失稳、油气储层损害、钻井液抗温能力低、钻井速度慢等难题,是长期制约我国油气勘探开发的主要技术瓶颈。中国工程院院士、中国石油大学(华东)教授孙金声近30年来通过不断创新,研发出具有自主知识产权的新方法、新技术,攻克了技术难题,填补了国内相关研究的空白,使我国深井超深井、复杂结构井钻井液主体技术上了一个新台阶,为安全高效开发我国深层超深层和复杂地层油气资源、获取海外油气资源以及保障国家能源安全作出突出贡献。

  1965年,孙金声出生于江西省于都县的一个小山村的贫寒家庭,16岁时就考入了江西师范大学化学系,后来又考取了南开大学有机合成专业的研究生,因为他立志要成为一名化学家。硕士毕业后,他本来打算继续出国深造,但考虑到家庭的经济压力和留学的高昂费用,他选择了先工作,而这一选择便使他与石油结下了近30年的不解之缘。

  孙金声在硕士时期学习的化学知识在石油钻井液领域同样受用。工作期间,他陆续收到剑桥大学、麦吉尔大学等多所国外知名大学的录取通知书。而就在这时,远在我国大西北,一场轰轰烈烈的石油大会战在新疆塔里木打响了。那是1989年,国家开发西部大油田,孙金声被选拔远赴新疆,参加油田会战。

  “油田现场比我们想象的要艰苦得多!”多年之后,孙金声依然记得当时的情形,他在会战中发现油田现场的实际情况和实验室的模拟演算差距非常大,“理论上这口井我们能打,但在现场无论我们怎么尝试也打不出来。”

  有一次,我国和美国同时在墨西哥的同一区块同样钻井条件下打井,但钻井速度上却不及美国人的1/3。“为什么美国人的井就比我们的打得快呢?”孙金声发现美国人将一种特殊的材料加入到钻井液中,能够在钻头表面形成油膜,有效防止钻屑吸附钻头,极大地提高了钻井速度。

  当他们向专利权方——美国某大学提出合作开发这项技术时,对方却开出了200万美元合作研究的天价经费。在强烈的爱国、强国情怀的提醒和激励下,孙金声和他的团队在五年后终于研制出应用效果远超过前者的技术。美国公司闻讯后,又反过来想与中国合作深入研究,孙金声断然拒绝。

  “我们要有怀疑精神,努力探求真理。要知道,在未知的科学领域,即使名声在外的专家也不见得全对,科研攻关最重要的还是靠团队协作去不断实践。只有这样,才能实现科技强国的梦想。”孙金声在工作实践中找到了科技带给生产无限动力的秘诀,也强化了一名科技工作者用实际行动报国的强烈情怀。

  孙金声目前已经成为石油和天然气油气井工程领域的知名专家。他长期在科研一线致力于油气井工程钻井液与储层保护理论与技术创新,解决了我国许多深井以及复杂结构井钻井重大科技及现场突发性技术难题,先后承担国家“863”、国家重大专项、中石油重大科技课题及油田企业课题42项,是我国水基钻井液成膜理论的主要创立者和抗超高温钻井液技术的主要开拓者之一。

  随着勘探目标向高温高压深部复杂地层快速拓展,复杂结构井成为21世纪高效开发低渗透、非常规及海洋复杂油气的新型钻井方式和主要技术发展方向,传统钻井液已无法解决钻井工程中由此引起的超高温、井壁坍塌、高摩阻、储层损害等“卡脖子”重大技术难题。

  为此,孙金声首次提出水基钻井液化学成膜理论,发明了化学成膜水基钻井液;揭示了钻井液抗超高温机理,发明了抗温240℃的高密度水基钻井液和抗温300℃的泡沫钻井液;研究了复杂结构井井壁失稳及减阻机理,研制出复杂结构井高性能钻井液;发明了提高机械钻速的水基钻井液技术。成果在塔里木、大庆等17个国内油田及肯尼亚等12个国家规模应用,效果显著,为加速勘探和高效开发我国深部复杂地层油气资源和获取海外油气资源提供了重要技术支撑。

  这就是孙金声,一个让我国深层超深层和复杂地层油气资源安全高效开发、释放“红火烈焰”,为我国获取海外油气资源以及保障国家能源安全作出突出贡献的科技工作者。

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