PDF《一、基本信息》

3 术难题,主持研发了陆域天然气水合物冷钻热采关键技术,为我国首次 钻取陆域水合物和成功试开采提供了技术支撑. 天然气水合物储量巨大, 主要埋藏在海底和陆地冻土带,是国际公认 的极具商业开发前景的新型清洁能源.因其特殊的高压低温成藏条件, 天然气水合物的钻采是非常规天然气开发的世界性难题.针对我国陆域 冻土带水合物勘探开发的战略需求,他提出了低温孔底冷冻钻探取样新 思路,和团队成员深入青海木里高原冻土区和漠河高寒冻土区等陆域水 合物科学钻探工程一线开展野外试验、指导施工,攻克了冻土层井壁坍 塌、井内涌气和水合物样品易分解等一系列钻探技术难题.发明了低温 钻井流体强化制冷方法,主持研制了低温钻井流体强化制冷系统、同轴 套管式和螺旋板式换热器,换热效率达 90%;

发明了孔底快速冷冻取样 钻探方法,主持研制了 FCS 型干冰法和液氮法孔底快速冷冻取样装置, 冷冻样品的表面温度最低达-23.5℃;

发明了仿生减阻降热钻进方法, 主 持研制了仿生减阻孕镶金刚石钻头和仿生降热 PDC 钻头,钻进速度提高 26-46%.与国外同类先进技术相比,主要技术指标超过国外同类技术. 该技术在青海木里盆地、西藏羌塘盆地和黑龙江漠河盆地等陆域冻 土水合物科学钻探工程中推广应用,为我国在木里盆地首次成功钻获陆 域水合物实物样品和试开采提供了技术支撑,打破了国外水合物钻探取 样技术的垄断,填补了我国陆域水合物钻探技术的空白.鉴定委员会认 为: 总体达到国际先进水平,其中,孔底冷冻取样技术和泥浆强化制冷 技术达到国际领先水平 . 该成果获

2016 年国家技术发明二等奖(排名 1) 、2014 年教育部技 术发明一等奖 (排名 1) 、

2017 年首届中国高校科技成果交易会特别金奖.

二、针对我国地球深部探测的重大战略需求,主持研发了我国首台 万米大陆科学钻探钻机(地壳一号) ,成功应用于 松辽盆地国际大陆 科学钻探工程(松科二井) ,填补了我国超深孔科学钻探钻机的空白. 科学钻探是探索地球内部奥秘和获取地下实物信息最直接的技术手 段,是一项技术复杂、风险大、成本高的科学工程,而钻机是科学钻探工 程的关键之一.我国地质岩心钻机钻深能力小和自动化程度低,而深井

4 石油钻机回转速度慢和钻头压力控制精度低,均不能完全适应深部大陆 科学钻探连续取心钻探要求.针对上述难题,他提出了深部大陆科学钻 探用全液压顶部驱动、精准控压钻机的思路,主持研发了万米大陆科学 钻探钻机 (地壳一号) . 他率领团队研发了全液压顶部驱动钻柱高速回转 技术,突破了大功率液压顶驱高效散热的技术瓶颈,研制了高速大扭矩 全液压顶部驱动装置.他建立了深部大陆科学钻探钻柱系统屈曲变形和 振动的数值与解析逼近分析方法,为优化超长钻柱下部取心钻具组合和 精准控制钻头压力提供理论依据.提出运用仿生学相似理论模拟人工运 移钻柱的思路,主持研发了悬挂式塔上钻柱自动摆排装置,实现了钻杆 立柱在井口与排放架之间自动化作业.与国际先进技术对比,转速提高 50-57.1%,扭矩提高 46.3-57.0%,钻压控制精度提高 16%.鉴定委员会 认为: 成果总体达到国际先进水平, 其中高转速全液压顶部驱动技术和 精准控制钻压技术达到国际领先水平,填补了我国超深孔科学钻探钻机 的空白,全面提升了我国深部科学钻探装备的设计和制造水平 . 该成果成功应用于 松辽盆地国际大陆科学钻探工程 (设计井深 6400m) ,完钻井深达 7018m,创造了亚洲国家大陆科学钻探井深纪录. 并率领团队与企业开展产学研用合作,共同研发的技术被推广应用于 5000-9000m 常规油气井钻机系列,产品出口到俄罗斯、美国和阿联酋等