专著 4 部, 国际会议特邀报告 4 次 培养了 973 项目首席科学家 1 人 长江学者和青年长江学者各 1 人 国家优青 1 人 同行专家评定认为 : 成果整体达到国际先进 部分达国际领先水平 客观评价 (1)2015 年中国海洋工程咨询协会组织专家鉴定意见 : 发现了海洋深水钻井井筒中天然气水

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1 2017 年度国家技术发明奖拟推荐项目公示表 项目名称 复杂条件安全高效钻井井筒压力控制关键技术 推荐单位意见发明成果 复杂条件安全高效钻井井筒压力控制关键技术 在国家 863 计划 国家科技支撑计划 国家油气重大专项 国家自然基金项目等支持下, 系统研究了钻井过程地层流体侵入后井筒后的多相流动规律, 井筒压力动态变化规律, 气侵后井筒多相流动实时监测原理, 低压裂缝性地层井筒控压安全高效工作液工作原理等, 提出了基于全井眼动态压力精确预测的井筒压力精细控制新思路, 发明了多组分多相流动井筒压力精细控制方法与技术 非体积膨胀式溢流早期监测方法及井喷预警技术 时控胶结封堵钻井液与化学充氮泡沫水泥浆体系, 形成了复杂地层条件井筒安全压力主动精细控制一体化新技术, 突破了复杂条件窄安全密度窗口地层井漏 井喷等恶性事故防治的重大技术瓶颈, 提高率钻井效率, 取得了重大的理论和技术创新 研究成果由美国 Wiley 出版社出版英文专著 1 部, 中文专著 3 部, 国际会议特邀报告 4 次, 在国内 20 多个主力油气田得到应用, 同时推广到肯尼亚 缅甸 刚果 ( 布 ) 西非 JZD 等 10 个海外区块, 对推动钻井技术进步发挥了重要作用, 取得了显著的经济和社会效益 项目简介本项目属于油气井工程领域 随着油气开发不断向深层 深水 三高 等复杂条件储层拓展, 易发生井涌 井漏等复杂钻井问题, 导致钻完井困难, 甚至演化为灾难性事故, 例如四川特大井喷 井筒压力精细控制新技术是解决上述钻井难题的关键 在国家科技部 自然科学基金委和石油公司立项支持下, 研究成功复杂钻井工况井筒压力精细控制关键技术, 经 1605 口井的验证和应用, 在安全井控 高效控压 降本增效方面成效突出 1. 发明了多组分多相流井筒压力精确计算方法与精细控制技术发现并揭示了钻井过程地层流体侵入后井筒存在着超临界态流 - 液态流 - 泡状流 - 段塞流 - 搅动流 - 环雾流多相流型演化机制, 以及气侵隐蔽性和井喷突发性的机理, 创建了考虑非牛顿钻井液 岩屑 原油 烃类气体 硫化氢 二氧化碳等的井筒多相流动数学模型, 形成了井筒压力动态跟踪预测技术, 发明了基于复杂多相流动精确计算的窄安全密度窗口钻井井筒压力控制方法 双节流分流管汇井口回压精细控制装置, 构建了井筒压力精细控制技术, 突破了井喷恶性事故防治的技术瓶颈, 攻克了复杂多相流引发的井筒压力安全控制与高效钻进协同的难题 与国际先进水平比, 井筒压力计算误差由 27% 减小至 8%, 钻井周期缩短 11.5%-31.2%; 井涌井喷压井施工一次成功率 100% 2. 发明了非体积膨胀式溢流早期监测方法及井喷预警技术揭示了储层油气水侵入后井筒流体 水击 效应和流速波变化规律, 以及随钻电阻率 声波 伽马值的探测响应规律, 发明了基于上述规律的非体积膨胀式溢流早期识别方法及监测装置, 构建了井喷特征参数时空演变表征方法与井喷预警技术, 解决了深井复杂流体侵入早期发现的难题 溢流发现时间比国际先进监测方法提前 1 倍以上, 显著拓宽了井筒压力安全控制的时间窗口, 溢流发现成功率 100% 3. 发明了易漏地层时控胶结封堵与化学充氮泡沫钻井工作液揭示了复合纤维成网 聚合物缔合成膜及颗粒架桥和充填协同封堵机理, 发明了强力链网络钻井液致密承压自胶结封堵剂, 构建了高效封堵钻井液体系 ; 揭示了含氮材料在水泥浆中活性强化产氮机理, 发明了羟胺复合类高效发气剂和纳米增强稳泡剂, 创建了高强 高稳 低密化学充氮泡沫固井水泥浆体系 攻克了窄安全密度窗口地层钻井工作液漏失导致的井筒压力控制难题 与国外先进技术相比, 封堵承压能力提高 2.5MPa 以上, 水泥浆密度由 1.2g/cm3 降低至 0.8g/cm3,48hr 强度提高 5MPa, 井漏减少 85.1%, 固井优质率达 95%, 降成本 50% 基于上述发明形成了天然气高含硫 深水窄安全密度窗口 深层超压 易漏地层等 4 套安全高效钻井模式, 在国内 23 个 国外 10 个油气田应用 1605 口井, 直接经济效益 亿元, 对推动钻井技术升级换代和进步发挥了重要作用, 应用前景广阔 获授权中国发明 43 件, 软件著作权 12 件, 进入实审美国发明 6 件, 发表论文 183 篇 (SCI 47 篇 ), 出版

2 专著 4 部, 国际会议特邀报告 4 次 培养了 973 项目首席科学家 1 人 长江学者和青年长江学者各 1 人 国家优青 1 人 同行专家评定认为 : 成果整体达到国际先进 部分达国际领先水平 客观评价 (1)2015 年中国海洋工程咨询协会组织专家鉴定意见 : 发现了海洋深水钻井井筒中天然气水合物相变对环 空多相流动的影响规律, 创建了含水合物相变 气体组分溶解 / 析出的多组分多相流动模型 成果在我国南海 刚果 缅甸等海洋深水钻完井中应用, 取得了显著经济效益和社会效益, 推广应用前景广阔 成果整体达到国 际先进水平, 其中在天然气水合物相变对环空多相流动的影响研究方面处于国际领先水平 (2)2015 年中国石油和化学工业联合会组织专家鉴定意见 : 发明了多因素 多参数条件下井筒多相流动模 拟实验装置, 通过实验研究, 揭示了多相流型转化机制与流动规律, 建立了考虑天然气水合物相变 超临界态相变 气体组分溶解 / 析出的多相流动模型, 发展了井筒多相流动理论 综合考虑工作液物性随温压变化 岩屑运移 窄安全密度窗口等复杂工况, 建立了井眼内动态压力计算模型及精确控制方法 在正常钻进条件下, 井筒压力的计 算精度在 ±5% 以内, 气侵及压井条件下, 井筒压力的计算精度在 ±10% 以内 该成果在中海油服 中石油渤海 钻探等二十余家企业得到了实际应用, 防止了井筒复杂情况的发生, 发现和保护了油气层, 取得显著经济效益 和社会效益, 推广应用前景广阔 该成果整体达到国际先进水平, 其中含天然气水合物相变 超临界态相变 气体组分溶解 / 析出的多组分多相流动模型有重要创新 (3)2007 年山东省科技厅组织专家鉴定意见 : 本项研究给出的井控与欠平衡钻井过程中的多组分多相流动 理论模型 所开发的深水井控水力参数设计的计算软件和欠平衡钻井分析软件的功能 计算精度 油田应用条件适 应性等方面达到了国际先进水平 (4) 沈忠厚院士在 石油天然气工程多相流动 做序时评价 : 该书对石油与天然气工程多相流动内容的描述 具有系统性 在很多方面发展了石油天然气工程多相流动的理论和计算方法 (5) 国际多相流动领域专家 澳大利亚科廷科技大学化学与石油工程学院院长 Vishnu Pareek 教授评价 : Sun 等建立了深水钻井考虑水合物相变的水动力学模型,, 解决了如何描述水合物相变对环空多相流动特性影响的难 题 (6) 国际多相流动领域专家印度国家技术学院 Sinha S. L. 教授评价 : Sun 等建立了深水钻井气侵过程中考虑 水合物相变的环空水力学模型 揭示了含有水合物相变的环空多相流动特性 推广应用情况 本项目已在国内大港 辽河 青海 胜利 新疆 渤海 南海东部 南海西部等二十几个主力油气田得到应用, 同时推广到肯尼亚 缅甸 刚果 ( 布 ) 西非 JZD 等多个海外区块, 共计 1605 口井, 实现总体经济效益 亿元, 近三年经济效益达 亿元 表 1 主要应用单位列表 应用单位名称应用技术应用的起止 中海石油 ( 中国 ) 有限公司天津分 公司 中石油集团渤海钻探工程有限公 司钻井技术服务分公司 中海油田服务股份有限公司钻井 事业部 中国石油辽河油田钻采工艺研究 院 控制压力钻井多相流动参 数计算及回压控制软件系 统 海洋钻井井控工艺参数设 计软件 时间 应用单位联系 人 / 电话 马英文 马金山 宋林松 朱业耘 应用情况 取得经济效益 万元 取得经济效益 万元 取得经济效益 万元 取得经济效益 万元

3 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院 水合物防治技术 海洋钻井井控过程模拟及设计软件 柯珂 取得经济效益 7469 万元 中海石油 ( 中国 ) 有限公司深圳分公司 深水气井测试水合物预测及防治技术 关利军 取得经济效益 6800 万元 中海油研究总院 海洋钻井水力学设计软件 高效水基钻井液体系 殷志明 取得经济效益 5200 万元 中国石油集团西部钻探工程有限公司钻井工程技术研究院 伊明 取得经济效益 万元 欠平衡钻井设计软件 高 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院 效水基钻井液体系 致密承压封堵钻井液体系 泡 燕修良 取得经济效益 3294 万元 沫水泥浆体系 中国石油集团长城钻探工程有限公司顶驱技术分公司 陈香凯 取得经济效益 万元 濮阳海德森钻采工程技术有限公司 纳米增强化学充氮泡沫水泥浆固井技术 牛宝伦 取得经济效益 2436 万元 中国石油集团钻井工程技术研究院 井控水力参数设计系列软件 汪海阁 取得经济效益 1420 万元 主要知识产权证明目录 ( 不超过 10 件 ) 序号 知识产权类别 知识产权具体名称 授权号 证书编号 权利人 发明人 发明状态 1 发明 基于钻井环空井筒多相流 ZL 中国石油大学 ( 华东 ) 孙宝江 王志 动计算的控压钻井方法 中国石油集团渤海钻探 远 马金山 工程有限公司 金湖奥 周翔 马英文 尔机械有限公司 丁晓杰 2 发明 用于施加井口回压的双节 ZL 中国石油大学 ( 华东 ) 孙宝江 王志 流控制泥浆泵分流管汇及 金湖奥尔机械有限公司 远 孙文超 其方法 周翔 高永海 李昊 3 发明 井筒溢流早期检测装置及方法 ZL 中国石油大学 ( 华东 ) 孙宝江 程龙军 高永海 李昊 王金波 4 发明 一种强抑制水基钻井液 中国海洋石油总公司 刘书杰 邱正 中海油研究总院 中国 松 赵欣 邢 石油大学 ( 华东 ) 希金 黄维安 李玉光 江琳 5 发明 泡沫水泥浆体系及组成 中国石油大学 ( 华东 ) 王成文 王瑞 和 周卫东

4 张慧 6 发明 抑制酸性气体突发膨胀的 中国石油大学 ( 华东 ) 王志远 孙宝 井口回压确定方法 江 张洪坤 王金波 马金 山 齐金涛 黄强 7 王志远 ; 孙宝 发明 增加避台风期间海洋钻井安全作业周期的方法 中国石油大学 ( 华东 ) 江 ; 王金波 ; 公培斌 ; 王宁 ; 王 金堂 8 孙宝江 ; 王宁 ; 发明 井喷无法关井情况下的地层压力确定方法 中国石油大学 ( 华东 ) 王志远 ; 公培斌 ; 陈永明 ; 孙小辉 ; 张振 楠 9 发明 超临界井筒多相流动实验 ZL 中国石油大学 ( 华东 ) 孙宝江 高永 装置 海 李明忠 刘健 10 孙宝江 ; 王金 发明 随钻测井值响应规律模拟 实验装置 ZL 中国石油大学 ( 华东 ) 波 ; 向长生 ; 时秀朋 ; 高永海 ; 王志远 ; 李昊 ; 王俊博 主要情况 第 (1) 姓名孙宝江完成单位中国石油大学 ( 华东 ) 工作单位中国石油大学 ( 华东 ) 对发明点 1 2 和 3 具有创新性贡献, 提出了复杂条件安全高效钻井井筒压力精细控制的思想, 揭示了含超临界相变的井筒多相流型转化新机制, 创建了考虑流体相变的多组分多相流动模型, 发明了基于井筒多相流动计算的控压钻井方法 井涌早期检测装置及方法等发明 23 项 证明材料 : 发明 ZL ZL ZL 等 2007 年国家科技进步二等奖 1 项 第 (2) 姓名邱正松完成单位中国石油大学 ( 华东 ) 工作单位中国石油大学 ( 华东 ) 对发明点 3 具有突出贡献, 揭示了强化致密封堵承压机理, 发明了深水高效水基钻井液及自适应致密承压封堵钻井液体系, 授权发明 6 项 证明材料 : 发明 等

5 第 (3) 姓名王志远完成单位中国石油大学 ( 华东 ) 工作单位中国石油大学 ( 华东 ) 对发明点 1 有突出贡献, 发明了基于复杂多相流型流动精确计算的窄安全密度窗口钻井井筒压力控制方法 双节流分流管汇井口回压精细控制装置等, 授权发明 13 项 证明材料 : 发明 ZL ZL 等 姓名王成文完成单位中国石油大学 ( 华东 ) 工作单位中国石油大学 ( 华东 ) 第 (4) 对发明点 3 有突出贡献, 发明了羟胺复合类高效发气剂和纳米增强稳泡剂, 创建了高强 高稳定 超低 密度化学充氮泡沫固井水泥浆体系等, 授权发明 7 项 证明材料 : 发明 等 姓名李相方完成单位中国石油大学 ( 北京 ) 工作单位中国石油大学 ( 北京 ) 第 (5) 第 (6) 对发明点 2 有突出贡献, 发现了抗干扰能力强的流速波, 揭示了流速波在井筒多相流体中的传播规律, 发明了基于流速波的溢流早期检测方法等, 授权发明 6 项 证明材料 : 发明 ZL 等 中海石油 ( 中国 ) 有限中海石油 ( 中国 ) 有限姓名马英文完成单位工作单位公司天津分公司公司天津分公司 对发明点 1 有重要贡献, 发明了基于钻井环空井筒多相流动计算的控压钻井方法, 组织和实施了井筒压力控制技术在渤海油气田的推广应用, 授权发明 1 项 证明材料 : 发明 ZL 等 合作关系说明 (1)2007 年 4 月至 2010 年 12 月, 该成果第一孙宝江与第二邱正松, 共同参与了国家高技术研究发展计划 (863 计划 ), 课题名称 : 深水钻完井关键技术 (2011ZX ) (2)2013 年 8 月, 该成果第一孙宝江 第三王志远及第六马英文, 共同申请的国家发明 基于钻井环空井筒多相流动计算的控压钻井方法 获得授权, 号 ZL (3)2009 年 1 月, 该成果第一孙宝江 第三王志远 第五李相方共同获得山东省科技进步一等奖, 获奖项目 : 七组分井筒多相流动计算技术及应用 (4)2016 年 11 月, 该成果第一孙宝江 第二邱正松 第三王志远 第四王成文及第六马英文, 共同获得了中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖, 获奖项目 : 复杂钻井工况下井筒压力精确控制与工作液关键技术 合作关系汇总表

6 序号合作方式合作者 ( 项目排名 ) 合作时间合作成果证明材料备注 1 共同立项 邱正松 ( 第二 ) 2007 年 4 月深水钻完井关键技术 深水钻完井 关键技术 合 同 2 发明 王志远 ( 第三 ) 马英文 ( 第六 ) 2013 年 8 月基于钻井环空井筒多相流动计算的控压钻井方法 发明 ( ZL ) 证书 3 共同获奖 王志远 ( 第三 ) 李相方 ( 第五 ) 2009 年 1 月七组分井筒多相流动计算技术及应用 获奖证书 4 共同获奖 邱正松 ( 第二 ) 王志远 ( 第三 ) 王成文 ( 第四 ) 2016 年 11 月复杂钻井工况下井筒压力精确控制与工作液关键技术 获奖证书 马英文 ( 第六 )

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