關于推薦2024年度四川省科學技術獎項目的公示
按照四川省科學技術廳《關于開展2024年度四川省科學技術獎提名工作的通知》要求，現將堯柏特種水泥技術研發公司李明澤參與申報的項目進行公示，任何單位或個人對申報材料的真實性、知識產權、完成單位、完成人及排序等方面有異議的應當在公示時間內以真實身份書面向我單位提出，并提供必要的證明材料和有效聯系方式。反映情況和問題應實事求是，不得借機誹謗和誣告。凡匿名或假冒他人反映問題的，或未提供可查證的線索的，或逾期反映的，都將不予受理。
公示期: 2024年11月28日至2024年12月4日
聯系人: 王潔
聯系電話：15309202683
2024 年度四川省科學技術發明獎提名項目公示
一、項目名稱
極端環境下油氣井固井材料關鍵技術與應用
二、提名者及提名意見
四川省教育廳， 同意推薦。
三、項目簡介
2023 年中國石油對外依存度達到 73.6%，為了保障能源安全，需加強國內自 主供給。中國非常規、深層油氣資源豐富，達到中國油氣資源總量的 34%。《國 家中長期科學與技術發展規劃綱要(2021-2035)》提出將“復雜地質油氣資源勘探 開發利用”，加快深層油氣勘探開發已成為國家重要的油氣發展戰略。
目前， 我國 8 000 m 級深井鉆井技術體系基本形成， 鉆深能力邁上 9 000 m 臺階。隨著井深的增加，面臨層位多、多壓力系統、壓力窗口窄、高陡構造、巨 厚礫石層、復合鹽膏層等復雜地質條件，高溫、高壓、高地應力、含強腐蝕流體 等極端井筒環境， 給深井固井帶來一系列世界級難題。
為了保持井筒穩定和地層–套管環空長效密封，通過注水泥固井封隔油、氣、 水層。固井水泥環質量直接影響鉆井安全、工程成本、油氣井壽命甚至油氣開采 效率。一旦固井水泥環密封完整性失效， 嚴重的會導致井噴、井漏等安全事故， 造成重大經濟損失。而當前非常規、深層油氣資源開發過程中的極端環境，使固 井水泥石面臨以下嚴峻挑戰：①在稠油資源開采過程中，固井水泥石需承受超過 300 ℃的高溫，極端高溫易導致水泥石力學性能劣化，層間封隔失效；②頁巖油 氣開采廣泛采用“水平井+大規模分段體積壓裂”開發方式，壓裂作業壓力高（壓 裂壓力 60~100 MPa）、次數多，壓力變化產生極端載荷致使固井水泥石極易發生 損傷； ③在酸性油氣藏資源開發以及 CO2 封存過程中（CO2 分壓大于 40MPa）， 酸性介質與高溫、高壓耦合形成極端腐蝕環境，致使固井水泥環完整性極易破壞； ④油氣勘探開發不斷向深部地層邁進，鉆井液在井底高溫（＞240℃) 和高壓(> 150MPa）環境下與水泥漿不相容問題嚴重危及固井施工安全。
本項目針對以上極端環境下的固井工程技術難題，揭示了核心理論與機理，發明了模擬井筒多環境因素耦合的固井水泥環力學性能評價裝置，創新研發了關 鍵的水泥基材和與之配套的外加劑， 形成了服役于極端環境下的固井材料體系， 并規模化應用。取得了多項極端環境下油氣井固井材料關鍵技術的重大突破，保 障了井筒水泥環密封完整性，對我國安全高效開發非常規、深層油氣資源提供了 重要的固井材料技術支撐， 保障了我國油氣資源增儲上產。
本項目取得的主要創新成果包括：
1.發明了稠油熱采井固井用新型耐高溫水泥體系并應用， 實現稠油資源高效開 發
針對稠油熱采井極端高溫環境， 發明了以鋁酸鹽水泥熟料為基礎的新型耐 高溫水泥及與之配套的外加劑， 形成了適用于稠油熱采極端高溫環境的新型耐 高溫水泥漿體系并在油田現場應用， 實現了稠油資源高效開發。
2.發明了頁巖油氣井固井用內源型增韌水泥體系并應用， 助力頁巖油氣勘探 開發
針對深層頁巖油氣資源開采的極端載荷工況，揭示了鐵鋁酸四鈣增韌基元的 原位增強增韌機制，發明了高鐵相原位增韌水泥，形成了適用于頁巖油氣井極端 載荷工況下的原位增韌水泥漿體系，并在頁巖氣田進行了規模化應用，助力頁巖 油氣勘探開發。
3.發明了固井用抗腐蝕與自修復水泥體系并應用，保障了酸性油氣藏的安全開 發和 CO2 封存井的長期安全封存
針對極端酸性腐蝕環境，揭示了酸性氣體對水泥石的腐蝕機理，發明了酸性 氣體腐蝕-應力耦合作用下水泥環力學完整性與裂縫自修復評價裝置， 發明了適 用于高含酸性介質極端腐蝕環境下的抗腐蝕與自修復水泥漿體系并在現場應用， 保障了酸性油氣資源勘探開發與 CO2 地質封存利用。
4.發明了適用于高溫高壓深井的高效隔離液體系并應用， 保障了固井安全施工
在深井高溫、高壓、高腐蝕極端環境下，固井水泥漿與鉆井液化學不相容性 是一個世界級難題。本項目揭示了深井水泥漿與鉆井液化學不相容機理，發明了 高效隔離液懸浮穩定劑、抗污染劑等核心外加劑，建立了高效隔離液體系，有效解決了極端環境下深井固井水泥漿與鉆井液化學不相容性問題，保障了固井安全 施工。
項目獲授權發明專利 65 件， 專著 1 件， 發表高水平論文 81 篇。項目成果 已在國內外油氣田規模應用，共計 209 井次。該成果應用后累計新增利潤15457 萬元， 為我國非常規、深層油氣資源的安全高效開采做出了巨大貢獻， 經濟、社會效益顯著。
四、主要知識產權目錄
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類 別 |
知識產權具體名 稱 |
國 家 |
授權號 |
授權日期 |
權利人 |
發明人 |
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堯柏特種 |
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發 |
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水泥技術 |
李明澤, 程小偉, 呂 |
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明 專 |
一種油氣井水泥 及其制備方法 |
中 國 |
ZL20211035 3109.3 |
20220830 |
研發有限 公司，西 |
寶玉, 張高寅, 徐 萍, 李盼盼, 張春 |
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利 |
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南石油大 學 |
梅, 劉開強 |
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發明專利 |
一種內源型增韌 耐蝕水泥漿體系 |
中 國 |
ZL20161035 200.7 |
20180216 |
西南石油 大學 |
程小偉, 楊永勝, 郭 小陽, 李早元, 劉開 強, 梅開元, 吳清 梅, 時宇, 曹艷 |
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發明專利 |
一種利用赤泥、 礦渣和廢棄鉆井 液制備的固井工 作液 |
美 國 |
US10975284 B2 |
20210413 |
西南石油 大學，中 國建筑材 料科學研 究總院有 限公司， 中國石油 集團工程 技術研究 院有限公 司 |
程小偉, 龍丹, 梅開 元, 劉開強, 張高 寅, 秦丹, 高顯束, 靳建州, 文寨軍, 于 永金, 張春梅, 李早 元, 張興國, 郭小陽 |
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發明專利 |
用于水泥石微裂 縫自修復的 CO2 響應性凝膠材料 的制備方法 |
俄羅斯 |
RU20231100 08 |
20240102 |
西南石油 大學，中 國石油天 然氣股份 有限公司 西南油氣 田分公司 |
程小偉, 謝婷, 李成 全, 張曄, 馬勇, 任 強, 鄭友志, 梅開 元, 張春梅, 龔鵬, 蔡靖軒, 張高寅 |
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發明專利 |
一種油井水泥膨 脹劑的制備方法 |
中 國 |
ZL20221120 3119.X |
20230627 |
西南石油 大學，中 國石油天 然氣股份 有限公司 西南油氣 田分公司 |
程小偉, 王英, 馬 勇, 王銳, 周井紅, 肖振華, 趙健, 白永 泰, 郭偉, 梅開元, 張春梅 |
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發明專利 |
一種耐高溫增韌 緩凝劑 |
中 國 |
ZL20131030 7297.1 |
20131120 |
西南石油 大學 |
程小偉, 王巖, 李早 元, 李明, 郭小陽, 伍鵬, 童杰, 龍丹 |
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發明專利 |
一種鋁酸鹽水泥 漿體系降失水劑 及其制備方法 |
中 國 |
ZL20141009 7891.7 |
20160224 |
西南石油 大學 |
程小偉, 李早元, 郭 小陽, 王巖, 龍丹, 劉開強 |
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發明專利 |
固井水泥石外源 性自修復材料修 復能力評價裝置 及評價方法 |
中 國 |
ZL20191006 1434.5 |
20210928 |
西南石油 大學，中 國建筑材 料科學研 究總院有 限公司， 中國石油 集團工程 技術研究 院有限公 司 |
程小偉, 秦丹, 陳祖 偉, 高顯束, 靳建 洲, 于永金, 王晶, 張弛, 文寨軍, 齊奉 中, 劉慧婷, 劉開 強, 梅開元, 張春 梅, 李早元 |
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發明專利 |
一種利用油基頁 巖鉆屑制備的油 井水泥漿高溫懸 浮穩定劑 |
美 國 |
US11345844 B2 |
20220531 |
西南石油 大學 |
程小偉, 張高寅, 羅 順祥, 陳祖偉, 黃 盛, 劉開強, 張春 梅, 梅開元, 劉健, 李早元, 郭小陽 |
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發明專利 |
一種廢棄鉆井液 與鉆屑制備的固 井工作液體系 |
中 國 |
ZL20161045 4959.1 |
20180928 |
西南石油 大學 |
程小偉, 梅開元, 郭 小陽, 張興國, 李早 元, 莊稼, 宋玉龍, 周彪, 金也, 劉健 |
五、主要論文目錄
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序 號 |
論文（專著）名稱/刊名/作者 |
年卷頁碼 （xx 年 xx 卷 xx 頁） |
檢索 數據 庫 |
是否含 國外單 位 |
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1 |
稠油熱采條件下礦渣對磷鋁酸鹽水泥石耐高溫 性影響研究/硅酸鹽通報/程小偉, 王巖, 李早 元, 童杰, 劉萌, 郭小陽 |
2018 年 157-165 頁 |
中國 知網 |
否 |
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2 |
火燒井工況用鋁酸鹽水泥基固井水泥漿研究 /2018 年固井技術研討會 論文集/梁艷麗, 程小 偉, 盧甲晗, 董慶廣, 穆鶯, 郭小陽 |
2016 年 37(10) 卷 1287-1292 頁 |
超星 發現 系統 |
否 |
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3 |
頁巖氣水平井油井水泥的原位增韌技術研究/ 西南石油大學學報（自然科學版）/程小偉, 張 高寅, 馬志超, 李斌, 辜濤 |
2019 年 41(6)卷 68-74 頁 |
中國 知網 |
否 |
|
4 |
碳酸鈣晶須對 CO2 誘導固井水泥石裂縫自愈合 的影響研究/材料導報/龔鵬, 程小偉, 武治強, 張高寅, 張春梅 |
2023 年 37(7)卷 21100107 |
中國 知網 |
否 |
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5 |
油氣井水泥生產與應用/石油工業出版社/程小 偉, 郭小陽, 張春梅 |
2024 年 6 月第 2 版 |
超星 發現 系統 |
否 |
六、主要完成人
程小偉、馬勇、張春梅、李成全、梅開元、李明澤、盧甲晗
七、完成單位
西南石油大學、中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司、堯柏特 種水泥集團有限公司、衛輝市化工有限公司
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