马天寿

发布时间:2020年06月15日 浏览数:12877
青托三载,筑梦前行
西南石油大学 马天寿
座右铭:学如逆水行舟,不进则退
  马天寿,中共党员,副研究员,硕导,西南石油大学
  指导老师:杨春和研究员、ZHAOJian教授、陈平教授

  【简介】被托举人马天寿系四川三台人,生于1987年,现为西南石油大学副研究员、硕导,主要从事石油工程岩石力学、随钻测量技术等方面的教学与科研工作,以"钻井地质力学风险"为主线,构建了页岩井壁失稳力-化耦合预测理论与方法,建立了各向异性地层井漏预测模型与防治方法,开展了井下安全监测基础与系列化随钻测量仪器研发,在深层、深水和页岩油气钻探中成功应用227井次。主持国家自然科学基金、霍英东基金等纵向项目12项,以第一或通讯发表SCI论文31篇、EI/CPCI论文19篇,SCI他引314次、Google学术总引900余次,申报美国PCT专利1件、获授权发明专利11件,登记软件著作权3件,获省部级科技成果一等奖2项、二等奖1项,获中国岩石力学与工程学会优秀博士学位论文奖、领跑者5000-中国精品科技期刊顶尖学术论文奖、国际岩石力学学会ISRM-EarlyCareerForum论坛奖学金、IC3G2018国际学术大会最佳论文奖,获得中国科协"青年人才托举工程"、四川省"千人计划"、美国岩石力学学会未来领导者计划、西南石油大学青年科技创新团队、四川省"杰青"等人才项目资助。

  我是马天寿,现为西南石油大学石油与天然气工程学院副研究员、硕士生导师,主要从事石油工程岩石力学、随钻测量技术等方面的教学与科研工作。

  我国深层、深水和非常规("两深一非")油气资源丰富,占总资源量的60%以上,是未来油气勘探开发的重点领域,加强"两深一非"油气资源勘探开发,对于缓解我国油气供需矛盾、保障国家能源安全具有重要作用。2016年3月,国家发展改革委和国家能源局共同发布了《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》,将"非常规油气和深层、深海油气开发技术创新"列为十五个重点任务之一。然而,"两深一非"油气普遍埋藏深、温度高、压力高、地应力高,导致钻井井下地质力学安全风险高,时常发生井塌、井漏、井喷等井下安全风险,容易诱发卡钻、埋钻、井眼报废、井喷失控等重大事故,这类事故处理难度大、耗时长、费用高,严重制约了"两深一非"油气安全经济高效开发。

  自2012年以来,申请人主持了国家973计划专题、国家重大专项专题、国家自然科学基金面上和青年项目、教育部霍英东基金、四川省杰出青年基金、中国博士后科学基金特别资助、中国博士后科学基金面上一等资助、四川省国际科技合作与交流项目、国家重点实验室开放基金、西南石油大学青年科技创新团队等项目12项,主持中石油、中石化等油田企业委托工程项目7项,紧密围绕"'两深一非'油气钻井地质力学风险发生机理、评价与监测方法"这一关键科学问题开展攻关,在"页岩井壁坍塌失稳力学-化学耦合精细预测理论与方法"、"各向异性地层井漏精细预测模型与防治方法"、"钻井井下安全监测基础理论与系列化随钻测量仪器"三方面,取得了一些具有创新性的学术成果,并在四川、重庆、新疆、南海等地的深层、深水和页岩油气藏成功应用227井次,取得了显著的经济社会效益,为我国"两深一非"油气安全经济高效开发提供了重要的理论依据和技术支撑。相关研究成果以第一或通讯作者发表SCI论文31篇、EI/CPCI论文19篇,SCI他引314次、Google学术总引900余次,申报美国PCT专利1件、获授权发明专利11件,获省部级科技成果一等奖2项(排名第2、3)、二等奖1项(排名第2),获中国岩石力学与工程学会优秀博士学位论文奖、领跑者5000-中国精品科技期刊顶尖学术论文奖、国际岩石力学学会ISRM-EarlyCareerForum论坛奖学金、IC3G2018国际学术大会最佳论文奖;先后入选中国科协"青年人才托举工程"项目(2017)、四川省"千人计划"青年人才项目(2019)、美国岩石力学学会未来领导者计划(2019)、西南石油大学青年科技创新团队(2019)、中国科技期刊卓越行动计划《天然气工业》期刊首届青年编委(2019)、四川省杰出青年科技人才项目(2020)。

  我国深层页岩气(>3500m)资源丰富,资源总量高达24.5万亿立方米,约占页岩气总资源量的68%,开发前景广阔。深层页岩埋深大、构造强烈、水平差应力高,页岩气长水平段水平井钻井井壁坍塌失稳问题突出,尤其是以水基钻井液钻水平井,导致钻井时效低、周期长、成本高,严重制约了页岩气水平井安全、高效、经济钻井。为此,围绕"页岩水平井井壁坍塌失稳机理"科学问题,提出并构建了基于CT扫描定量评价页岩水化损伤特性的新方法,设计研制了具有分布式压力测量功能的新型三轴压力传递装置,提出了层理面、强度演化等多因素影响下的井壁坍塌判据,建立了页岩水平井井壁失稳力-化耦合动态可视化评价方法,开发了页岩井壁稳定评估软件,揭示了钻井液长期浸泡影响下页岩井壁周期失稳的力学机制,系统评价了钻井液性能对井壁垮塌的影响规律,提出了防塌的三大重要途径:密度支撑、化学抑制和物理封堵,并指导高效防塌水基钻井液性能优化和体系开发。该成果被973项目"中国南方海相页岩气高效开发的基础研究"验收专家组推荐为三个代表性研究成果之一"页岩井壁失稳力学作用机制与钻井液防塌机理",由本人代表项目组向科技部验收专家组做专题汇报;此外,该成果作为"深层页岩气藏高效改造一体化技术及应用"的重要构成部分获2019年湖北省科技进步二等奖(排名第2)。

  四川盆地是我国天然气资源最丰富的盆地之一,总资源量高达20.25万亿方,其中深层超深层天然气资源占比达65%以上。然而,四川盆地地层古老、多期次强烈构造运动导致地质条件复杂,勘探目的层埋藏深(5500~8000m)、压力高(高达150MPa)、温度高(高达210℃)、压力系统多(28套油气层),加之探井地质情况未知、不确定因素多,探井钻井时常遇到"遭遇战",深层超深层探井钻井难度及复杂程度世界罕见,严重制约了四川盆地深层超深层油气勘探开发进程。针对深层超深层井壁失稳问题,建立了非均匀地应力下井壁坍塌弹塑性模型,揭示了"低密度"条件下井壁失稳机理,研发了保护储层的"低密度"防塌钻井液体系,有效解决了井壁失稳和储层保护难题;首次建立了考虑抗张强度各向异性的破裂压力模型,提出了岩石抗张强度各向异性不可忽略的论断,进一步,建立了考虑围岩变形-裂缝系统-封堵层相互作用的承压堵漏流固耦合数值模型,提出了满足裂缝和封堵层"协同稳定"的封堵承压堵漏优化设计方法,既显著提升了封堵承压能力,又避免了钻井液漏失造成的储层污染。该成果作为"四川盆地深井超深井安全高效钻完井关键技术研究与应用"的重要构成部分获2018年中国产学研合作创新成果一等奖(排名第2)。

  塔河油田是我国第一个古生界海相亿吨级大油田,奥陶系是主要目的层之一,但储层缝洞发育、连通性复杂,开发初期采用的直井开发模式目前面临单井产量低、储量动用程度低、井筒底水锥进等问题,在老井中侧钻水平井有利于避开老井井筒周围底水、节约钻井成本、提高动用程度、提升开发效益,但老井侧钻水平井面临诸多挑战:超深侧钻小井眼定向钻进和扩眼难度大,大斜度泥页岩井段不稳定导致后续作业难度极大,超深小井眼水平井压耗大、钻速低、安全延伸困难。为此,建立了考虑钻井液化学、岩石各向异性、强度劣化等多因素耦合的大斜度泥页岩井壁失稳动态评价方法,研发了适用于超深弯曲井段的高强度实体膨胀管、墩粗直连扣套管,为超深大斜度泥页岩井段长期封隔和稳定提供了有效技术手段,并创造了将467m实体膨胀管下入井深6065.6m的世界纪录;自主设计研制了随钻井下工程参数测量仪,实现了近钻头多参数随钻测量,建立了水平井钻柱动态摩阻监测方法,开发了井下工况监测与钻柱振动分析软件系统,形成了超深侧钻小井眼水平井安全延伸技术,在垂深超过7800m条件下创造了Φ120.65mm超深小井眼水平井井深8255.5m和水平段长度811m的世界记录。该成果作为"超深侧钻小井眼水平井钻完井技术研究及应用"的构成部分获2018年度中国石油和化工自动化行业科技进步一等奖(排名第3)。

  通过中国科协和学会联合搭建的"青年托举工程"平台,中国科学院武汉岩土力学研究所杨春和院士、澳大利亚Monash大学ZHAOJian教授、西南石油大学陈平教授的鼎立"托举",本人不仅在学术上取得了进步,在科研态度、情怀和国际化视野方面得到了提升。感谢中国科协、学会、三位导师以及青托专家对我的培养。"青托"项目的结题,意味着新的开始,在今后的科研、学术和工作中,我将"不忘初心,砥砺前行",争取取得更多、更大的成绩。

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新加坡亚洲岩石力学大会青年科学家论坛,国际岩石力学学会主席Eda Quadros博士和副主席何满潮院士颁奖

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在我国第一艘深水半潜式钻井平台(海洋石油981)参加井下随钻测量仪器海试试验