碳中和树模性能源学院院长李根生院士应邀接受高端访谈，泛论“为我国深层和非通例油气资源高效钻完井提供理论与手艺支持”。
记者：李院士您好，作为我国钻井领域第一个973妄想的首席科学家，请您先容一下该项目立项研究的配景是什么 ？取得了哪些效果 ？对我国钻井工业爆发了怎样的影响、施展了怎样的作用 ？
李根生：973妄想是老一辈科学家向国家建议提倡的一项具有明确国家目的、对国家生长和科技前进具有全局性和发动性作用的基础研究生长妄想，旨在解决国家战略需求中的重大科学问题，以及对人类熟悉天下将会起到主要作用的科学前沿性问题，它对提升我国基础研究自主立异能力、国民经济和社会可一连生长提供了科学基础，为未来高新手艺的形成提供了源头立异。已往，钻井普遍被以为偏工程手艺，其基础研究该怎样开展 ？这关于我们而言一最先也是个挑战。在此之前，油气领域已有相关专家在做前期研究事情了，以是我很幸运能在他们研究基础上开展事情。其时我们依托中国石油和教育部，由公海彩船（北京）牵头，团结中国科学院、中国石油、中国石化、公海彩船（华东）和西南石油大学6家单位一起，肩负了“深井重大地层清静高效钻井基础研究”这个研究项目。之以是要开展这项研究，是由于我们熟悉到深层油气资源已成为我国油气资源战略接替的主要领域，加速深层油气勘探开发已成为包管国家能源清静的重大需求，而钻井是油气资源勘探开发必不可少的要害环节和手段。由于我国深部地质条件的重大性和特殊性，深层清静高效钻井面临亘古未有的手艺挑战，外洋没有可借鉴履历。因此，亟需开展深井重大地层清静高效钻井基础研究，为我国深井重大地层清静高效钻井提供理论基础和科学依据。
该项目研究历时5年，我们在地层岩体力学特征识别、破岩机理与要领、压力系统与井眼稳固、危害控制机制等基础科学问题上取得了突破，形成了一系列立异效果。总结起来，它在我国钻井工业生长中主要施展了四方面作用：一是形成了深井重大地层岩体力学特征展望与识别理论；二是形成了深井重大地层钻进历程的控制理论及要领；三是建设了深井重大地层钻井设计平台和危害调控机制；四是建设了一套危害展望、评估和控制的模子要领。本项目在研究历程中共揭晓SCI/EI论文234篇，授权国家发明专利49项，申请PCT专利2项；挂号国家盘算机软件著作权9项；形成企业手艺规范1项，效果编入国家标准《石油自然气钻井工程术语》和《钻井手册》，获国家级和省部级科技奖励9项，同时我们以该项目为平台，也作育了一批优异人才。总之，针对“重大深层油气资源勘探开发”这一国家重大战略问题，我们通过研究，系统回覆了深井重大地层清静高效钻井的岩体力学特征识别与表征要领、钻井载荷与井眼围岩作用机理、钻井设计平台与危害控制机制等三个要害科学问题并取得突破，建设了深井重大地层清静高效钻井的理论系统，为我国陆上和外洋深井重大地层清静高效钻井提供了科学决议依据。同时，也建设了海内一流综合性深井钻井基础研究平台和研究团队，为深井超深井钻井研究的一连开展涤讪了基础。在理论突破的基础上，直接发动了一批相关钻井手艺的产出，增进了相关学科基础理论的生长，显著提高了我国钻井手艺的自主立异能力和焦点竞争力。
记者：作为重组中的油气资源与工程天下重点实验室主任，请您先容一下该实验室的建设情形。
李根生：油气资源与工程天下重点实验室，是依托油气资源与探测国家重点实验室重组的实体化实验室。油气资源与探测国家重点实验室是2007年经科技部批准建设建设的，2010年评估为“优异”，2015年进入“争优考察行列”。我是2016年最先担当实验室主任的，贾承造院士是学术委员会主任。现在，“双碳”配景下的油气资源绿色智能勘探开发，是国家重大战略需求，深层、深水、非通例等重大油气已成为我国主要战略接续资源，但其地质情形与工程条件极为重大，勘探开发面临亘古未有的挑战。地质-工程多学科交织、一体化智能化是实现增储上产、提质增效和绿色低碳生长的主要途径，也是海内外油气行业生长的一定趋势。
油气资源与工程天下重点实验室重组后，将以“油气资源与智能工程”为主攻使命开展应用基础研究事情，聚焦“非通例油气资源与工程”，意会油气成藏、油气探测、油气井工程、油气藏开发、清洁地质能源等油气上游手艺链，构建地质-工程一体化协同机制和油气人工智能生态，重点围绕非通例油气地质-工程一体化、智能油气工程与智慧油气藏、清洁地质资源与碳封存使用等偏向，打造国家战略科技实力，致力于取得原始理论立异与手艺突破。现在实验室拥有16万平方米的自力物理空间，是油气领域重大科研仪器自主研发的主要基地，具备行业领先的开放通用实验平台。油气资源与探测国家重点实验室于2021年4月设为自力二级实体单位，实验“主任认真制”，具有人财物自主治理权。我们立异了矩阵式多学科交织科研组织模式，与中国石油、中国石化、中国海油等签署了战略相助协议，共建“产学研”立异团结体，推动科技效果快速落地转化，为包管国家能源清静和实现“双碳”目的提供战略支持。我们汇聚了一批本事域优异领武士才和中青年科学家，这股实力应该说是我国石油工业上中游科技研发的领头团队之一。现在，我们正聚焦油气增储上产、提质增效的重大科技难题，聚焦多学科交织协同立异，并已成为本事域主要的原始理论策源地、国家重大科技使命组织和战略咨询的主导实力，形成了深井/重大结构井钻井、非通例油气增产等12项标记性效果，并以第一完成单位获国家科技奖励8项，为包管国家油气清静做出了实质性孝顺。
记者：您目今关注的研究领域是什么 ？
李根生：我现在关注的研究领域，应该说也是我们国家重点实验室重组后下一步生长的主要目的和偏向，主要有三个：第一个照旧我们古板专业偏向——新型水射流钻井完井，这是在地质-工程一体化配景下一连深入研究举行的。在这种情形下，我们立异生长高压水射流径向水平井钻井手艺，对致密油气、页岩油气、煤层气这些非通例油气的增产增效将有很是辽阔的远景。第二个关注点是智能钻完井，这种基于大数据和人工智能等前沿手艺的智能钻井手艺，未来有望实现钻井历程的超前探测、智能导向、闭环控制和智能决议，从而大幅提高油气井产量和采收率，降低钻井本钱，为实现石油行业数字化转型和智能化生长，以及为我国重大油气资源高效勘探开发和油气生长战略提供手艺支持。2018年12月，我们学校在天下能源高校内里已率先建设了人工智能学院，2020年12月，我们又提倡建设了油气人工智能产学研立异同盟，现在都生长得很好。我们主持肩负了国家重点研发妄想“厘革性手艺要害科学问题”重点专项的第一个智能钻井项目——“重大油气智能钻井理论与要领”，将有望为重大油气高效清静钻井探索厘革性手艺理论和要领。在人才作育方面，第一届学生已经结业，实现了“产、学、研、用”的深度融合。第三个关注点是“双碳”与清洁能源生长，包括CCUS、地热、干热岩等。我们依托油气资源与探测国家重点实验室，在2017年建设了地热研究中心，2021年9月我们学校建设了碳中和未来手艺学院和碳中和树模性能源学院，同年12月建设了碳捕集使用与封存研究中心（简称CCUS中心），同时也申请乐成了我国地热领域首个高等学校学科立异引智基地项目“深部地热资源开发基础研究”和国家自然科学基金重大项目“干热岩地热资源开采机理与要领”。这样在未来学科生长上，我们一方面会继续坚持在石油与自然气工程、地质资源与地质工程等学科上的优势，另一方面也将拓展在人工智能、地热、CCUS等领域的生长空间。这三个关注点都和我的本行钻井完井有关系。我现在做的更多的是战略研究、顶层设计和组织推动方面的事情，大宗详细事情还得靠我们这个领域里的教授，以及年轻的优异西席来完成。
记者：能源界一直都很关注地热特殊是干热岩地热生长，能否请您谈谈这方面研究情形 ？
李根生：地热能作为一种主要的清洁可再生能源，具有低碳环保、稳固高效等特点，与风能、太阳能等能源相比，不受季节、天气、昼夜等外界因素滋扰，发电使用效率达73%，约为太阳能的5.2倍、风能的3.5倍，是一种现实并具有竞争力的新能源。地热能主要包括水热型（含水）和干热岩型（不含/少含水）两类，现在我国地热能开发仍以水热型为主。我国中低温地热直接使用手艺居天下首位，而高温干热岩地热开发尚处于起步探索阶段。干热岩是指埋深位于3000米-10000米、温度高于180摄氏度、含有少量或不含水的低渗岩体。我国干热岩地热能储量富厚，据展望其资源量高达2.52×1025焦，合856万亿吨标煤，约占天下资源总量的1/6。其中，3000米-10000米深干热岩资源约为150万亿吨标煤，为我国化石能源总量的80倍。按万分之二资源开采量盘算，3000米-10000米干热岩地热能即可孝顺“碳中和”减排目的的17.7%，开发潜力重大。实现干热岩地热能的高效开发使用，关于改善我国能源结构、镌汰温室气体排放和控制情形污染具有重大意义。
现在我们主要使用增强型地热系统（Enhanced Geothermal Systems，简称EGS）作为干热岩开发的主要手段。即首先在干热岩钻出注入井和生产井，然后通过水力压裂等要领在高温地层中人工造储，形成裂痕网络相同注入井和生产井，之后循环工质取热，举行发电和综合使用。干热岩EGS已成为国际能源领域的研究热门，美、英、日、法、德等相继实验了多个EGS地热项目，但尚未规�；τ�。从1974年全球首个干热岩EGS树模工程至今，天下规模内已陆续开展了60余项EGS开发树模项目，其中仍在运行及在建的有29个，法国Soultz是现在公认的商业化运行最为乐成的EGS工程。近几年，美国能源部可再生能源办公室资助了多个EGS树模项目，2015年正式启动了全球最大的干热岩树模项目——“地热能研究前沿瞭望台”（FORGE）妄想，致力于EGS现场应用、钻完井手艺测试等前沿研究，这说明干热岩资源的优越性和EGS开发的可行性获得了国际认可。我国干热岩地热资源漫衍普遍，但研究起步较晚。近年来在藏南、滇西、川西、东南沿海等地区相继取得了勘探突破，并已最先着手建设首个干热岩EGS树模工程。2012年头，在中科院组织起草的《科技生长新态势与面向2020年的战略选择》报告中，“深层地热能将成为主要可再生能源之一”被列入其中，成为“十二五”和“十三五”时代着重突破的重大科技问题之一。同年，国家863妄想启动了“干热岩热能开发与综合使用要害手艺研究”项目。2013年，制订了《天下干热岩勘查与开发树模实验计划》，在青藏高原、东南沿海、华北平原和松辽盆地开展了干热岩资源视察，起源制订了我国干热岩地热勘探开发的要害手艺系统。2016年最先实验“天下地热资源视察评价与勘查树模工程”，先后在青海共和、海南琼北、福建漳州等地区钻遇优质干热岩体，干热岩资源潜力获得验证。然而，凭证国际地热协会（IGA）数据，阻止2021年，全球累计地热发电装机容量为15.85GW，而中国地热发电能力约为45.46MW，占比仅为0.29%，排天下第18位。因此，我们亟需研究形成干热岩高效钻采与调控手艺，以推动我国深层高温地热开发使用历程。为此，2021年国家自然科学基金委启动了由我校牵头的地热领域首个重大项目“干热岩地热资源开采机理与要领”，旨在借鉴油气行业成熟的钻采理论和手艺，超前安排，开展多学科交织和综合性研究，提升我国干热岩地热基础研究的源头立异能力。
在研究中我们发明，相比于油气和中低温地热储层，干热岩储层地质条件重大，具有典范的“四高”特征，即：高温度，其温度高于180摄氏度，美国大部分干热岩储层温度基本都在200摄氏度以上，美国Geysers及冰岛EGS树模项目部分储层甚至高达400摄氏度；高硬度，干热岩资源主要赋存于高温坚硬的花岗岩和变质岩中，埋深大部分凌驾3000米，部分地层岩石单轴抗压强度在200兆帕以上，可钻性达10级，研磨性极强；高应力，因结构运动活跃，最洪流平主应力当量钻井液密度凌驾2.8克/立方厘米，是通例泥页岩的2倍以上；高致密，地层岩石密度大、孔隙度和渗透率极低。上述重大地质条件，使得干热岩地热开采在钻井建井、压裂造储和流动取热等要害环节面临重浩劫题和手艺挑战。形成上述挑战的客观缘故原由是地层情形异常重大，但其基础缘故原由是干热岩开采基础理论缺乏，且海内外无成熟履历可借鉴。针对干热岩开采中面临的建井、造储和取热三大挑战，我们项目研究团队正在以“岩体表征-钻井建井-压裂造储-流动取热-集成调控”为主体思绪举行五方面的基础理论攻关研究，力争早日为干热岩地热经济高效开发涤讪理论基础，推动国家能源转型和绿色低碳高质量生长。
本刊记者采访李根生院士
记者：回首您修业以来的履历，是否有很是难忘的人或事 ？
李根生：我永远也忘不了我的恩师沈忠实院士对我的莳植与指导。我1983年大学结业后，有幸考取了沈先生的硕士研究生，师从他学习高压水射流新手艺。结业后，我留校在射流研究中心给他当助手。1994年，我又考取了他的博士研究生，结业后继续留在他身边事情。多年来，沈院士高尚宽厚的品行修养、科学严谨的治学态度、实事求是的事情作风、诲人不倦的师德风范都深深影响和教育着我。
在事情中，沈先生是各人的良师益友，他向导我们所从事研究的高压水射流手艺，是70年月初在外洋生长起来的是一门多学科交织渗透的新手艺，基础理论涉及力学、质料、机械等众多学科。多年来，沈先生一直教育我们科学研究要重视基础理论，脚扎实地、坚韧不拔，即从理论研究入手，提出新头脑新看法，理论上取得突破，然后再进入设计实验，推广应用，转化成生产力，一项效果往往需要经由七八年甚至更长时间的艰辛起劲。沈先生的第一代、第二代、第三代钻头和处置惩罚地层、径向水平井钻井新手艺等一批有影响的效果，都是这样艰辛攻关研究出来的。他经常教育我们，搞科研要有点傻劲、韧劲，而好高骛远、投契取巧、急功近利、急于求成、走捷径者是不会取得最后乐成的。他经常引用马克思的一段话来勉励我们：在科学上是没有平展的大道可走的，只有不畏艰险勇于攀缘的人才有希望抵达绚烂的极点。
在学习上，沈先生是公海彩船模范。“书山有路勤为径，学海无涯苦作舟”，这是沈先生经常勉励公海彩船话。他是这么教育公海彩船，也是这么身体力行的。我至今仍对1987年暑假的一件事影象犹新，其时已年近60岁的他，冒着酷暑和我们一帮二十几岁的小伙子一起在徐州的中国矿业大学加入英语培训班，训练口语、背诵单词，给我们年轻人做出了极好的模范。1991年2月到8月，63岁的沈先生带着我东渡日本，在其时日本水射流学会会长、厥后的国际水射流协会主席、著名水射流专家小林陵二教授的实验室考察研究水射流手艺。半年的研修，沈教授抓紧点滴时间，早出晚归，陶醉在图书馆、实验室，完成了5篇学术论文。他这种受苦学习和起劲钻研的精神不但给我，也给日本偕行留下了深刻的印象。
在为人上，沈先生是公海彩船慈父与益友，我们团队就像个各人庭，他既是我们学习事情上的导师，也是我们为人处世的师长。他不但指导我们事情学习，并且教我们怎样做人。他经常教育我们：一小我私家仅仅醒目是不敷的，还要有远大的志向和理想，要讲贡献，恬淡名利，甘于寥寂。要求我们要“爬山”，不要“下海”。教育我们要依赖整体，团结协作，以诚待人。他常说，在今天的科技生长中，一小我私家单枪匹马很难有着述为，施展整体优势，差别年岁、专业、条理职员团结协作、取长补短，在团队中往往更能充分体现小我私家的价值。他以为团队中，老教授高瞻远瞩、头脑深邃，中年迈师年富力强、承上启下，年轻人头脑敏锐、精神充分，接受新知识快。各人团结在一起事情，依托学校、学科、重点实验室平台的支持，一定能生长壮大。他所说的这一切，都让我受益终身。
记者：作为校园里生长起来的院士，在疫情情形下，您以为石油学子应该怎样度过名贵的校园时光 ？
李根生：大学校园应该是一片蕴育知识文化和学习本事手艺的沃土，同时也应该是铸造头脑和打磨智慧的殿堂，校园里的学习生涯本就该拥有一个静谧的文化气氛和学习情形，疫情的到来从客观上创立出了这样一种清静的气氛和情形。我以为在目今疫情情形下，无论学�Ｕ站裳�，首先都照旧要科学理性地熟悉疫情带来的重大性和国家凭证国情制订的疫情防控政策。在这方面，学校和先生要跟学生多宣传、多指导、多交流。同砚们也要起劲地支持、配合和顺应这样的疫情防控情形，我们各人都要随时做好线下线上教学与学习方法转换的准备。这对学生而言着实也是一种磨炼，可以作育和提升各人顺应在种种重大情形和条件下完成学习使命的能力。虽然，疫情也对公海彩船正常学习造成了影响，好比开展实验，以及与校外的学术交流，这对学校和团队的组织包管能力提出了挑战。我们实验室团队这方面做的照旧不错的，我们在落实疫情防控要求的同时，也在多措并举镌汰疫情对教学和科研的影响。以是，若是这几年同砚能够在这种相对关闭的情形中静下心来学习的话，我信托各人的收获一定是会很是大的。
记者：您怎样界说石油科学家精神 ？
李根生：我还真关注和思量过这个问题，去年中办、国办印发了《关于进一步弘扬科学家精神，增强作风和学风建设的意见》，总结起来科学家要有“爱国、立异、求实、贡献、协同、育人”的精神。作为一名石油高校身世的科研事情者，团结我在现实事情中的体会，我以为石油科学家首先要“爱国贡献”，其次要“求实立异”，另外还需要“科教融合、协同育人”。公海彩船的校歌是《我为祖国献石油》，作为一名黄大年式西席团队成员和油气能源领域科技事情者，我以为最需要坚持的是爱国贡献、求实立异、协同育人的科学家精神，树立“能源强国、能源报国”“为国家分忧、为民族争气”的理想，以现实验动，践行“学好石油，热爱石油，献身石油”，让“我为祖国献石油”的梦想熠熠生辉。
