陈浩:让绿色低碳走进现实

2024-05-10 17:13:13     来源:

心志苍穹外,目至星河远。中国的石油人,筚路蓝缕,开拓创新,以碳达峰、碳中和为方向,开启了绿色低碳的技术创新。

作为我国二氧化碳资源化利用及地质封存领域的青年科技工作者,中国石油大学(北京)的陈浩教授,更是踔厉奋发,笃行不怠,并在含二氧化碳混合气体与原油混相智能判别技术、气介质协同控混联合化学辅助降混技术等的推广和应用领域,硕果累累,成绩斐然。

科研之路,创新为先

越是任重道远,越要志存高远,陈浩的探索之路也是如此。他深知:二氧化碳减排是全球面临的问题,要想彻底解决二氧化碳对地球造成的深度影响,就需要从根源着手解决,减少二氧化碳排放和二氧化碳资源化利用都是高效的解决方案。在石油领域,注二氧化碳提高石油采收率(二氧化碳-EOR)技术可在兼顾石油产量的同时,实现二氧化碳封存,是解决该问题的“压舱石”方案。

陈浩教授作报告

美国依靠该技术已实现了连续20多年增油1600万吨/年以上,并掀起了全球油气开采热潮,中国近10年先后实施了一系列较大规模的注气项目,包括吉林油田CCUS示范工程,胜利、大庆、长庆、新疆、江苏等油田注二氧化碳现场试验等。然而,效果却不尽如人意,时至今日,中国气驱年产油量尚不足100万吨。究其原因,现有注二氧化碳驱油理论主要由国外学者基于海相生油和海相沉积提出和建立,而我国油藏以陆相沉积为主,因此开发效果远低于预期。

此外,中国的二氧化碳-EOR技术也存在以下问题:气源大多为含二氧化碳工业气源且未建立输运管网,存在源汇错位等问题,导致捕集、提纯和运输的叠加成本偏高;二氧化碳驱主要应用于陆相低渗透油藏或复杂断块油藏,驱油效果差,应用规模小,经济效益不佳;尚未建立陆相油藏注二氧化碳全流程混相调控方法和工程应用技术系列,难以有效改善非混相和低混相程度的油藏注二氧化碳开发。

在这样的背景下,陈浩与中石油、中石化和中海油的专家们一起,组建了产学研联合攻关团队,一路披荆斩棘。中国特色的注气技术,在国家双碳目标的指引下,不断迎来新的突破。他从油气混相的底层逻辑出发,建立了基于非完全混相理论的非纯二氧化碳-原油体系动态混相表征技术。在传统可视化室内实验基础上,引入分子动力学模拟方法,从复杂混相机制外在行为的表象刻画,逐步深入至油气分子内在本质的科学内涵;通过主控因素的筛选及评价,构建了油气混相能力基础数据库、预测模型及智能判别模式,提出了气驱混相能力智能表征技术;结合我国陆相油藏非完全混相气驱理论,修正了多相多组分数值模拟方法。引入混相程度和混相范围等表征参数,刻画气驱过程中相前缘、组分前缘和混相压力前缘的差异推进规律,建立了微观和宏观两个尺度下的油气动态混相表征新方法。

陈浩教授所在团队奔赴CCUS基地交流与学习

任何技术都要拥有成本优势,尤其是石油领域,成本更是开采的重要指标。注二氧化碳可混相油藏驱油效果好,但气源成本居高不下,难混相油藏气驱前缘难稳定,于是,陈浩再次带领团队出发,专注于“可混相油藏如何降低混相成本,难混相油藏如何实现混相”的问题。

陈浩教授从改善油气分子相互作用的角度入手,提出了气介质协同智能控混方法和化学自组装辅助降混方法。考虑典型油藏特点和气驱矿场实际,借助物理模拟技术、非完全混相气驱数值模拟技术和自组装油气双亲型降混剂研发与评价技术,初步建立了低成本混相调控工程应用新技术,为升级陆相油藏混相气驱基础理论、拓展我国气驱应用界限提供理论指导和技术支撑。

近年来,陈浩主持国家自然科学基金面上项目、青年项目,北京市自然科学基金面上项目等纵向、横向课题30余项。以第一或通讯作者在EST、Applied Energy、CEJ、Energy、Fuel、Petroleum Science、JPSE、科学通报、石油勘探与开发、石油学报和化工学报等国内外高水平期刊发表论文80余篇,其中SCI检索60余篇(中科院大一区TOP论文25篇,4篇IF > 10,10篇IF > 8,25篇IF>5),授权/公开美国、中国发明专利20余项,登记软件著作权4件,修订/编写国家/能源行业标准3项。中国工程院康玉柱院士和彭苏萍院士对陈浩教授领衔的团队成果表示认可,称其构建了多孔介质内注二氧化碳流体扩散迁移机制理论体系,为我国碳中和目标的实现提供了有效的技术。此外,相关研究成果也受到了我国工程院院士贾承造、美国工程院院士Birol Dindoruk教授、George J. Hirasaki教授、Keith Johnston教授、Larrey Lake教授、欧洲科学院外籍院士Andrey Rogach教授和白宝军教授、加拿大两院院士曾宏波教授等的关注和引用。

目前,通过产学研用相结合,陈浩带领团队形成的多个创新性成果已广泛应用于我国松辽、渤海湾、鄂尔多斯和准噶尔盆地等陆相复杂难动用油藏,取得了显著的经济和社会效益。在现有应用研究的基础上,陈浩教授未来将在“注二氧化碳油藏工程理论与应用”、“二氧化碳-化学复合驱油理论与技术”、“驱替-埋存协同机理与优化技术”三个方面继续拓展和深入,以探索出具有中国特色的陆相复杂难动用储量注二氧化碳增效开发技术,助力中国石油开采,积极推进国家双碳战略。

人才体系,培养为首

发明创业人物奖、绿色矿山青年奖、青年突出科技贡献奖、优秀青年科技工作者奖、海洋强国青年科学家提名奖获得者,陈浩教授已经荣誉加身。但作为当代的探索者,他深知:科学,犹如大海,深不可测。所以,注重教育,培养人才,是中国科学体系可持续发展的地基。陈浩教授分别从教书育人和团队建设两个方面,着手培养人才。

陈浩教授参加我国首届海洋强国青年科学家提名奖颁奖典礼

在教书育人领域,陈浩同样有自己的坚守。作为北京高校优秀专业课主讲教师、校青年拔尖人才、青年教学骨干教师和课程思政示范课程团队负责人,他长期奋斗在教学一线,主讲的油层物理课程获评国家首批一流本科课程、北京高校优质本科课程、北京高校优质本科教案、校百门优质课程-金质优课、校课程思政示范课程和院级品牌课,多次学生评教位列全校前5%以内,深受学生喜爱。在教学过程中,陈浩注重思维导向与价值引领有机融合,培养具有创新思维和集成能力的应用基础型高端人才,并根据学生专业背景和个性特点,有针对性地培养学生技术创新和集成能力。近五年,陈浩教授团队90%以上的毕业生扎根能源企业或进入一流高校继续深造。

在团队建设方面,陈浩教授着手组建了一支二氧化碳资源化利用及地质封存领域的技术研发团队,为形成促混相、扩波及、低成本和可实施的新一代气驱基础理论提供现实可行的科学路径,为推动碳中和碳达峰领域的技术进步和人才培养贡献力量。2018级硕士、2021级博士研究生刘希良,由中国工程院院士李阳和陈浩教授共同担任导师联合培养。刘希良硕博期间连续六年专业排名第一,荣获年度“十佳大学生”称号,全国博士生学术论坛冠军,并赴加拿大进行交流和学习,师从加拿大科学院及加拿大工程院两院院士曾宏波教授。目前,刘希良担任SPE TWA期刊编委、知名期刊副主编、国际会议分会场主席及多个行业顶级期刊审稿人。围绕“碳达峰、碳中和”卡脖子问题,已发表中科院一区TOP SCI及EI期刊文章16篇,受邀在国内外高水平会议做口头报告17次,授权及公开美国和中国发明专利18项,荣获国际学术奖、省部级科技进步奖6次,个人相关事迹受到协会表彰和媒体报导。

刘希良博士代表团队接受颁奖

追风赶月莫停留。对奋斗者陈浩而言,铁肩扛责,不负韶华就是对人生最好的诠释。在探索中,完成每一项任务,履行每一项职责,以冲破阴霾,乘风破浪的勇气,将成果写在祖国的大地上。

“让绿色低碳走进现实。”陈浩这样说,也一直在这样做。(文/王超)

 

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