“钻井液”问道自然 赋能油气勘探——访第二十二届中国专利金奖发明人、中国石油大学（北京）石油工程学院教授蒋官澄

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内容提要

从广袤滩涂到浩翰深海，油气勘探工程持续向地球深部进发；从北部湾畔到东海之滨，核电机组批量化建设稳步推进……一项项重大工程的背后离不开核心技术突破和专利制度支撑。这其中，蒋官澄团队率先应用仿生学推动油气勘探降本增效，李文淮及同事通过自主研发堆芯软件包守护核电站心脏。记者深入对话两位中国专利金奖发明人，记述下他们点亮“中国创造”的故事。

蒋官澄（左三）与钻井施工人员进行技术交流。

“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。”深层、深水和非常规领域油气勘探是支撑国家深地战略的核心技术，对于保障国家能源安全、实现能源转型具有重要意义。

钻井液是油气勘探开发过程中不可或缺的工程流体，直接影响着勘探作业的质量、效率及安全性。中国石油大学（北京）石油工程学院蒋官澄教授团队创造性地将仿生学引入钻井液领域，一方面对钻井液本身进行改性优化，解决阻卡、卡钻等问题，另一方面通过钻井液影响井壁和储层的稳定性，建立起一条降本增效、安全环保的技术解决路径。该项技术的核心专利“一种仿生钻井液及其制备方法”（专利号：ZL201510245651.1）获第二十二届中国专利金奖，印证着这项技术沉甸甸的分量。

“爬坡过坎”赢得技术突破

“我国非常规和复杂油气储量可观，拥有巨大的资源发展潜力，对于提升我国油气自给率意义重大且需求迫切。”蒋官澄表示。面对这类油气勘探工程技术难度大、成本高企、地质赋存规律与开发生产规律科学认知程度仍旧较低的现实情况，形成新一代适应“两深一非”油气勘探开发的技术理论，加快发展先进技术与装备，是未来一段时间的重点发力方向。

在中国海洋大学就读期间积累的海洋生物化学研究成果，赋予了蒋官澄运用仿生学“升级”钻井液的灵感。“仿生钻井液技术主要利用的是海洋贻贝、蚯蚓、猪笼草分泌物等化学物质。这类分泌物粘附在岩石表面上可以形成润滑层，减少物理运动的阻力。分泌物中的基团还可以通过胶结增强岩石颗粒的内聚力，起到提升岩石强度、固壁的作用。”蒋官澄介绍，在此基础上，团队创新研发了仿生固壁剂、仿生抑制剂和有机胺纤维储层保护剂，以这3种处理剂为核心，形成同时具备水基和油基钻井液优点的仿生钻井液。

从实验室走向油气田，仿生钻井液技术走过近20年的路。“改性攻关”是第一道坎。“我们首先需要解决仿生材料的抗温问题和定向粘附问题，使之能够适应井下往往超过100摄氏度的高温作业环境，并且‘训练’其只粘附在井壁上，不会因堵住钻头水眼等导致严重的井下事故。”蒋官澄告诉记者，走出实验室的可控环境，仿生材料在不同自然条件下的状态、性能也存在不确定性，必须“熬住”漫长的测试与改进过程。

翻过一道坎，还有一条坡。钻井工程试错成本高企，油田工程队对于从“象牙塔”走出来的陌生技术，普遍抱持着谨慎观望的态度。“在推广应用仿生钻井液初期，基本都是油田在钻井过程中出现了严重或频繁的钻井复杂、储层损害等问题，工程队在采用国内外其他现有技术都无法解决的情况下，试用仿生钻井液技术并取得成功，才愿意长期投用。”蒋官澄颇为感慨地回忆道。

四川泸州一处页岩气田的钻井作业一度遭遇井壁失稳的问题，工程队起初通过调整井眼轨迹走向，规避不稳定地质，但这极易造成油气储层损害，得不偿失。在试用蒋官澄团队的仿生钻井液后，井壁稳定性有效提升，单井作业耗时从7个月压缩到3个月以内。山西沁水煤层气田在开发过程中曾出现储层堵塞的情况，上百口井的煤层气单产量不足3000立方米。在试用仿生钻井液后，试验井的产气量超过1万立方米，效果明显。仿生钻井液从“小试牛刀”初露锋芒一步步迈向了“大显身手”的更大机遇。

“攀登不止”坚持原创性研究

在“一种仿生钻井液及其制备方法”这一核心专利的基础上，蒋官澄团队继续提交专利申请，获得了30余件中国发明专利、向美国提交了7件发明专利申请，在 SCI收录的学术刊物中发表高水平论文19篇、形成1部专著，从不同角度对核心技术进行充分保护，登上了国际先进能源技术竞争的“擂台”。

凭借着“及其他钻井液所不能”且能够适用于常规油气勘探的突出优势，仿生钻井液技术逐步获得大规模应用。“我们的技术成果已在12个国家共35个油气田规模应用于1142口井，使钻井作业复杂率降低了81.9%，钻速提高27.7%，钻井液成本降低22.9%，油气产量平均提高1.6倍以上。”蒋官澄介绍，正是经得住试炼的技术硬实力，让仿生钻井液技术在国内外同台竞技和同台竞标中不断赢得了胜利。

“仿生钻井液技术为我国大型油气田建设作出了较大贡献，其中包括长宁—威远国家级页岩气示范区、吉木萨尔国家级页岩油示范区、全国最大煤层气田沁水盆地煤层气田、全国最大原油生产基地渤海油田等。十余个应用了该项技术的国内油气田年产量可达我国油气年总产量的20%以上。该项技术还高质量参与了15项重大国际项目，产生了深远影响。”蒋官澄表示。业内人士同样对该技术给予了高度评价，认可其为我国石油工业采用仿生学方法开展原创性研究提供了范本、启迪了思潮。

“我们团队基于仿生学方法，将继续深耕油气井工程化学品新材料技术的前沿创新，同时积极衔接‘数智化’场景，探索研发智能调控钻井液等新技术，不断为中国模式‘页岩革命’的实现贡献先锋力量。”蒋官澄说，师从自然，原创性研究仍拥有广阔的视角与空间。创新创造取之自然、顺应自然、为了自然，将促成更多美美与共的“佳话”。（本报记者李杨芳）

创新寄语

（编辑：刘珊）

好了，关于问道自然 赋能油气勘探——访第二十二届中国专利金奖发明人、中国石油大学（北京）石油工程学院教授蒋官澄就讲到这。