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关于推荐2024年度四川省科学技术奖项目的公示

发布时间：

2024-11-28

来源：

关于推荐2024年度四川省科学技术奖项目的公示

按照四川省科学技术厅《关于开展2024年度四川省科学技术奖提名工作的通知》要求，现将尧柏特种水泥技术研发公司李明泽参与申报的项目进行公示，任何单位或个人对申报材料的真实性、知识产权、完成单位、完成人及排序等方面有异议的应当在公示时间内以真实身份书面向我单位提出，并提供必要的证明材料和有效联系方式。反映情况和问题应实事求是，不得借机诽谤和诬告。凡匿名或假冒他人反映问题的，或未提供可查证的线索的，或逾期反映的，都将不予受理。

公示期: 2024年11月28日至2024年12月4日

联系人: 王洁

联系电话：15309202683

2024 年度四川省科学技术发明奖提名项目公示

一、项目名称

极端环境下油气井固井材料关键技术与应用

二、提名者及提名意见

四川省教育厅，同意推荐。

三、项目简介

2023 年中国石油对外依存度达到 73.6%，为了保障能源安全，需加强国内自主供给。中国非常规、深层油气资源丰富，达到中国油气资源总量的 34%。《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2021-2035)》提出将“复杂地质油气资源勘探开发利用”，加快深层油气勘探开发已成为国家重要的油气发展战略。

目前，我国 8 000 m 级深井钻井技术体系基本形成，钻深能力迈上 9 000 m 台阶。随着井深的增加，面临层位多、多压力系统、压力窗口窄、高陡构造、巨厚砾石层、复合盐膏层等复杂地质条件，高温、高压、高地应力、含强腐蚀流体等极端井筒环境，给深井固井带来一系列世界级难题。

为了保持井筒稳定和地层–套管环空长效密封，通过注水泥固井封隔油、气、水层。固井水泥环质量直接影响钻井安全、工程成本、油气井寿命甚至油气开采效率。一旦固井水泥环密封完整性失效，严重的会导致井喷、井漏等安全事故，造成重大经济损失。而当前非常规、深层油气资源开发过程中的极端环境，使固井水泥石面临以下严峻挑战：①在稠油资源开采过程中，固井水泥石需承受超过 300 ℃的高温，极端高温易导致水泥石力学性能劣化，层间封隔失效；②页岩油气开采广泛采用“水平井+大规模分段体积压裂”开发方式，压裂作业压力高（压裂压力 60~100 MPa）、次数多，压力变化产生极端载荷致使固井水泥石极易发生损伤； ③在酸性油气藏资源开发以及 CO2 封存过程中（CO2 分压大于 40MPa），酸性介质与高温、高压耦合形成极端腐蚀环境，致使固井水泥环完整性极易破坏； ④油气勘探开发不断向深部地层迈进，钻井液在井底高温（＞240℃) 和高压(> 150MPa）环境下与水泥浆不相容问题严重危及固井施工安全。

本项目针对以上极端环境下的固井工程技术难题，揭示了核心理论与机理，发明了模拟井筒多环境因素耦合的固井水泥环力学性能评价装置，创新研发了关键的水泥基材和与之配套的外加剂，形成了服役于极端环境下的固井材料体系，并规模化应用。取得了多项极端环境下油气井固井材料关键技术的重大突破，保障了井筒水泥环密封完整性，对我国安全高效开发非常规、深层油气资源提供了重要的固井材料技术支撑，保障了我国油气资源增储上产。

本项目取得的主要创新成果包括：

1.发明了稠油热采井固井用新型耐高温水泥体系并应用，实现稠油资源高效开发

针对稠油热采井极端高温环境，发明了以铝酸盐水泥熟料为基础的新型耐高温水泥及与之配套的外加剂，形成了适用于稠油热采极端高温环境的新型耐高温水泥浆体系并在油田现场应用，实现了稠油资源高效开发。

2.发明了页岩油气井固井用内源型增韧水泥体系并应用，助力页岩油气勘探开发

针对深层页岩油气资源开采的极端载荷工况，揭示了铁铝酸四钙增韧基元的原位增强增韧机制，发明了高铁相原位增韧水泥，形成了适用于页岩油气井极端载荷工况下的原位增韧水泥浆体系，并在页岩气田进行了规模化应用，助力页岩油气勘探开发。

3.发明了固井用抗腐蚀与自修复水泥体系并应用，保障了酸性油气藏的安全开发和 CO2 封存井的长期安全封存

针对极端酸性腐蚀环境，揭示了酸性气体对水泥石的腐蚀机理，发明了酸性气体腐蚀-应力耦合作用下水泥环力学完整性与裂缝自修复评价装置，发明了适用于高含酸性介质极端腐蚀环境下的抗腐蚀与自修复水泥浆体系并在现场应用，保障了酸性油气资源勘探开发与 CO2 地质封存利用。

4.发明了适用于高温高压深井的高效隔离液体系并应用，保障了固井安全施工

在深井高温、高压、高腐蚀极端环境下，固井水泥浆与钻井液化学不相容性是一个世界级难题。本项目揭示了深井水泥浆与钻井液化学不相容机理，发明了高效隔离液悬浮稳定剂、抗污染剂等核心外加剂，建立了高效隔离液体系，有效解决了极端环境下深井固井水泥浆与钻井液化学不相容性问题，保障了固井安全施工。

项目获授权发明专利 65 件，专著 1 件，发表高水平论文 81 篇。项目成果已在国内外油气田规模应用，共计 209 井次。该成果应用后累计新增利润15457 万元，为我国非常规、深层油气资源的安全高效开采做出了巨大贡献，经济、社会效益显著。

四、主要知识产权目录

类别	知识产权具体名称	国家	授权号	授权日期	权利人	发明人
					尧柏特种
发					水泥技术	李明泽, 程小伟, 吕
明专	一种油气井水泥及其制备方法	中国	ZL20211035 3109.3	20220830	研发有限公司，西	宝玉, 张高寅, 徐萍, 李盼盼, 张春
利					南石油大学	梅, 刘开强
发明专利	一种内源型增韧耐蚀水泥浆体系	中国	ZL20161035 200.7	20180216	西南石油大学	程小伟, 杨永胜, 郭小阳, 李早元, 刘开强, 梅开元, 吴清梅, 时宇, 曹艳
发明专利	一种利用赤泥、矿渣和废弃钻井液制备的固井工作液	美国	US10975284 B2	20210413	西南石油大学，中国建筑材料科学研究总院有限公司，中国石油集团工程技术研究院有限公司	程小伟, 龙丹, 梅开元, 刘开强, 张高寅, 秦丹, 高显束, 靳建州, 文寨军, 于永金, 张春梅, 李早元, 张兴国, 郭小阳
发明专利	用于水泥石微裂缝自修复的 CO2 响应性凝胶材料的制备方法	俄罗斯	RU20231100 08	20240102	西南石油大学，中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司	程小伟, 谢婷, 李成全, 张晔, 马勇, 任强, 郑友志, 梅开元, 张春梅, 龚鹏, 蔡靖轩, 张高寅
发明专利	一种油井水泥膨胀剂的制备方法	中国	ZL20221120 3119.X	20230627	西南石油大学，中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司	程小伟, 王英, 马勇, 王锐, 周井红, 肖振华, 赵健, 白永泰, 郭伟, 梅开元, 张春梅
发明专利	一种耐高温增韧缓凝剂	中国	ZL20131030 7297.1	20131120	西南石油大学	程小伟, 王岩, 李早元, 李明, 郭小阳, 伍鹏, 童杰, 龙丹
发明专利		中国

发明专利	一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂及其制备方法	中国	ZL20141009 7891.7	20160224	西南石油大学	程小伟, 李早元, 郭小阳, 王岩, 龙丹, 刘开强
发明专利	固井水泥石外源性自修复材料修复能力评价装置及评价方法	中国	ZL20191006 1434.5	20210928	西南石油大学，中国建筑材料科学研究总院有限公司，中国石油集团工程技术研究院有限公司	程小伟, 秦丹, 陈祖伟, 高显束, 靳建洲, 于永金, 王晶, 张弛, 文寨军, 齐奉中, 刘慧婷, 刘开强, 梅开元, 张春梅, 李早元
发明专利	一种利用油基页岩钻屑制备的油井水泥浆高温悬浮稳定剂	美国	US11345844 B2	20220531	西南石油大学	程小伟, 张高寅, 罗顺祥, 陈祖伟, 黄盛, 刘开强, 张春梅, 梅开元, 刘健, 李早元, 郭小阳
发明专利	一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系	中国	ZL20161045 4959.1	20180928	西南石油大学	程小伟, 梅开元, 郭小阳, 张兴国, 李早元, 庄稼, 宋玉龙, 周彪, 金也, 刘健

五、主要论文目录

序号	论文（专著）名称/刊名/作者	年卷页码（xx 年 xx 卷 xx 页）	检索数据库	是否含国外单位
1	稠油热采条件下矿渣对磷铝酸盐水泥石耐高温性影响研究/硅酸盐通报/程小伟, 王岩, 李早元, 童杰, 刘萌, 郭小阳	2018 年 157-165 页	中国知网	否
2	火烧井工况用铝酸盐水泥基固井水泥浆研究 /2018 年固井技术研讨会论文集/梁艳丽, 程小伟, 卢甲晗, 董庆广, 穆莺, 郭小阳	2016 年 37(10) 卷 1287-1292 页	超星发现系统	否
3	页岩气水平井油井水泥的原位增韧技术研究/ 西南石油大学学报（自然科学版）/程小伟, 张高寅, 马志超, 李斌, 辜涛	2019 年 41(6)卷 68-74 页	中国知网	否
4	碳酸钙晶须对 CO2 诱导固井水泥石裂缝自愈合的影响研究/材料导报/龚鹏, 程小伟, 武治强, 张高寅, 张春梅	2023 年 37(7)卷 21100107	中国知网	否
5	油气井水泥生产与应用/石油工业出版社/程小伟, 郭小阳, 张春梅	2024 年 6 月第 2 版	超星发现系统	否