刘伟

发布时间:2020年06月17日 浏览数:10866
  座右铭:苦心孤诣,勇攀高峰

  指导老师:姜德义教授,杨春和院士,李银平教授

  1986年,副教授、博士生导师,中共党员。主要从事地下盐穴大规模储能技术、致密岩石渗透性理论、废弃矿山地下空间综合利用、化学矿开采理论与技术、油气盖层评价理论等研究。

  依托国家主要研究项目:盐矿废弃溶腔大规模储能中的密闭性评价问题。主要研究内容:盐矿废弃盐腔的围岩组分图谱、区域构造与地层层序分布特征研究;废弃盐腔围岩的封闭性能与封闭等级研究;废弃盐腔对不同介质的可储性评价研究;盐腔进行不同介质存储时的相互耦合机理与长期演化规律研究。任中国岩石力学与工程学会会员、《矿业研究与开发》理事会理事。发表SCI/EI论文60篇多篇,主要包括AppEnergy、Energy、ActaGeotech、EngGeo、IJRMMS等期刊;获省部级一等奖1项(排5)、二等奖3项(排1、2、2);获国际"EniAward"提名1次、重庆市优秀学术论文奖1项、国际亮点论文奖3项;现主持国家科学基金项目/省部级项目6项。2018年入选中国科协"青年人才托举工程"项目。
征程3年,青托向前
重庆大学 刘伟

  我是刘伟,现为重庆大学资源与安全副教授、博士生导师,主要从事层状盐岩水溶采卤造腔及盐穴储气库长期安全评价等方面的教学与科研工作。

  我国是世界上盐矿资源量最大、开采历史最悠久的国家,全国探明盐矿资源量超过7.5万亿吨。盐矿是一种典型的化学沉积岩(又称盐岩),主要成为为NaCl和杂卤石,常采用井工法水溶方式开采。由于盐岩具有低渗性、低孔隙度、蠕变性和损伤自愈合等优良特性,盐岩水溶开采后形成的溶腔是进行石油、天然气、CO2、氢气等能源的理想储存场所,在全世界得到广泛应用。

  欧美国家利用地下盐层建立了完备的油气储备体系。如美国在墨西哥湾利用62口盐穴建造了总储量约10亿桶的战略石油储备;德国利用盐穴建造了总工作气量150亿m3的天然气储库;英国利用盐穴建造了三座H2储存。但欧美国家的盐矿均为盐丘地层,具有厚度大、均质性好、含少量夹层甚至不含夹层的有利条件。而我国盐矿属于层状盐岩,具有夹层多、杂质高、盐层薄及地质条件复杂等不利因素,此类地层中造腔和储气都面临较大的挑战。经过国内专家近二十年的努力,实现了层状盐岩地层造腔与储气的突破,但仍然面临造腔慢、腔体小、长期运行风险不明等问题。

  自2010年开始,本人在指导老师姜德义教授、杨春和院士、李银平研究员的指导下,有幸参与了科技部973课题、自然科学重点基金项目,参与了6座盐穴储气库的选址评价工作,对我国层状盐岩地层造腔与储气面临的技术挑战和攻关方向有了深入认识。

  首先系统开展了层状盐岩界面力学特性。层状盐岩地层因含有非盐夹层和界面,具有典型的复合材料力学特性。作为层状盐岩的储库围岩,在储气库运行下,因盐岩与夹层的不协调变形,易于在界面处出现不协调变形与应力集中,进而引发围岩破损与失稳出现。本人选取了平顶山、金坛及淮安等众多层状盐岩系统开展了力学实验与理论分析,建立了表征界面粘结约束应力效应的力学模型,分析了界面强度较高的沉积因素,分析了夹层对盐岩的锚固约束效应。上述成果丰富和发展了我国典型层状盐岩力学体系。

  其次,提出了薄盐层超大水平腔造腔方法。我国层状盐岩地层中盐层厚度在100m以下的盐矿超过总资源量的50%。按照欧美国家标准,薄盐层采卤造腔基本不符合选址标准。创新性地发展了大体积水平腔造腔技术。基于压制的大尺寸型盐搭建了水平井(腔)水溶造腔可视化模拟平台,探明了腔体扩展规律和形态控制方法。形成了薄盐层体积达到50-100万方的水平盐腔的成腔工艺。通过数值模拟仿真,探明了水平腔储气库的长期稳定性演化规律,为优化腔体形态及注采气运行方案提供了理论依据。

  最后,形成了复杂条件下盐穴储气库的安全性评价理论与灾害防控理论。盐穴储库用途多样,服役周期长达30-50年甚至数百年。构件了不同地质条件与不同储备介质下的储库长期安全评价理论与模型,分析了储油、储气、储氢、储碳等条件下的盐穴储库长期运行状况,排查了腔体运行期潜在风险,提出了相应防控对策。提出了不同盐穴腔体进行分类利用的用腔准则,为实现盐穴溶腔综合利用提供了方法指导。发展了采卤-造腔-储能的一体化发展理念,为实现盐矿产业与储能产业协同发展指明了思路。

  基于上述研究开展,本人得到了国家自然科学基金、重庆市科技局、重庆市委组织部部、中石油、中石化、四川久大集团等的项目、经费及实践场地的支持,累计主持各类纵向、横向课题共计20项,有效地确保了研究的顺利开展和成果的推广应用。

  在中国岩石力学与工程学会青托平台的帮助下,在青托团队导师与学会专家的关怀指导下,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,更加坚定继续为国家能源安全服务的决心和勇气。经过三年的支持与努力,在Energy、Journal of Energy Storage等期刊累计发文40余篇,第一/通讯作者发表SCI论文17篇,其中JCR一区12篇、入选ESI高被引或热点论文10篇。研究成果被Nature Communication、Renewable and Sustainable Energy Reviews(IF=14.98)、Energy Policy等国内外期刊引用800余次,其中有2篇引用>100次。

  在青托支持期间,本人入选了重庆英才·青年拔尖人才计划,并荣获河南省科技进步二等奖(排2)。以青托支持期的成果为核心材料,荣获2021年中国产学研合作促进会二等奖(排1)及2021年中国发明协会二等奖(排1)。本人研究成果成功应用于中石化储气库分公司、中石化江苏油田分公司、华北石油管理局储气库分公司、四川久大荣州盐矿、中盐金坛盐化公司等多家单位,取得了良好的经济价值和社会效益,对我国盐矿水溶开采和盐穴能源储备领域的科技进步起到了良好的推动作用。

  附图:申请人2018年11月参加第四届青托启动会及参加现场工作照片。

图1 被托举人参加2018年11月第四届青托启动会

图2 被托举人2020年5月现场钻井考察与学术交流