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【科研百人】丁康乐:在兴趣中开展科研

发布时间:2017-03-20 09:24 作者:admin 点击数:856

 


 

人物名片:丁康乐,教授,博士,硕士生导师,国际学术期刊《International Journal of Petroleum Technology》与《Frontiers in Applied Chemistry》编委,欧洲有机地球化学学会会员。2012年入选湖北省新世纪高层次人才工程第三层次人选。

 

每年主讲1-2门本科生专业基础课、1-2门研究生专业课。自任副教授5年来,主持国家自然科学基金2项,中国石油科技创新基金1项,湖北省教育厅科学技术研究计划优秀中青年人才项目1项,油气资源与探测国家重点实验室开放基金1项,构造与油气资源教育部重点实验室开放基金1项,油田横向课题2项;在《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》、《Organic Geochemistry》、《Acta Geologica Sinica (English Edition)》、《Geochemical Journal》、《Open Geosciences》、《地质学报》等国内外学术刊物发表多篇学术论文,其中SCI收录第1作者研究论文11篇,研究成果多次在国际国内会议上交流;获湖北省教学成果二等奖1项。

在油气化学领域与油田化学领域分别确立了“深部油气形成与保存过程中的有机-无机相互作用”以及“油气藏中酸性气体H2SCO2的综合利用”两个研究方向。


 

与法国斯特拉斯堡大学化工学院Adam Pierre教授合作,通过严密科学论证,推翻了以色列希伯来大学(世界排名前60)化学研究所Zeev Aizenshtat教授等人提出的地质环境中单质硫、水以及1-辛烯反应生成有机硫化物的自由基反应机理(Organic Geochemistry, 2013),提出了一种新的OSCs形成机理(Organic Geochemistry, 2015),即无机多硫化物催化作用下的有机硫生成模式。该研究成果2016年被化学顶级期刊《Chemical Science》(影响因子9.2)研究论文引用。

尽管硫酸盐热化学还原反应(TSR)可以解释目前全球已发现的近20个高含硫化氢(H2S)气田,但对其形成过程中参与TSR的主要有机质一直是人们争论的焦点问题之一,有许多理论和实践方面的关键问题需要进一步研究。我国川东北地区下三叠统飞仙关组多个高含H2S的大型鲕粒岩气藏,典型如普光气田,其白云岩层储层中普遍存在固体沥青。针对这一地质现象,提出储层沥青质对高含H2S天然气生成可能具有重要制约作用。丁康乐博士自行研发了一套热化学过程动态模拟实验装置,通过热模拟试验,探讨了沥青质还原硫酸盐生成H2S的化学反应途径,并确定了反应过程的关键影响因素。提出了沥青可能是传统流体烃类之外一类重要TSR还原剂,同时油气储层中高浓度H2S还可通过黄铁矿、有机质以及地层水之间的有机-无机相互作用形成等新观点。从分子水平上得到了储层沥青对高含H2S天然气生成的影响机理与相关动力学数学模型。特别是首次提出川东北富固体沥青碳酸盐-硫酸盐岩沉积层中H2S生成过程为“六期渐进式双峰生成模式”。其中晚印支期晚期~早燕山期中期,飞仙关组达到第一次H2S生气高峰。在早燕山期中期至中燕山期早期,达到H2S第二次生气高峰。新的地质地球化学模型为四川盆地海相地层何以普遍含有一定量的H2S,尤其是开江-梁平海槽西侧的高峰场、龙门、双家坝、高桥等石膏不发育地区何以具有较高含量的H2S提供了一种新的解释思路。相关研究内容发表于《Acta Geologica Sinica (English Edition)》、《Carbonates and Evaporates》、《Geochemical Journal》、《地质学报》等刊物,该成果在2014年中石油创新基金验收会上被评为优秀。


 

关于吡咯类含氮化合物组成和分布的文献主要发表在近三十年当中,国内外学者从沉积环境、生物降解、生源母质、成熟度和油气运移等方面进行了大量研究,并取得了一些有意义的认识,但对深部储层中一些可能影响吡咯类含氮化合物分布的无机因素的研究,目前还出于起步阶段。鉴于此,开展了吡咯类含氮化合物与水、硫化氢等无机流体间的有机-无机相互作用热模拟实验,从化学反应的角度对吡咯类含氮化合物的组成与分布提出新的认识,有助于解决目前国内外对石油地质体中吡咯类含氮化合物研究中存在的诸多问题。丁康乐博士通过模拟实验,探讨了吡咯类含氮化合物转化为含硫、含氧等非烃化合物的化学反应途径以及反应过程的关键影响因素,依据典型油气藏中的地温梯度和沉降速率,预测了地质条件下吡咯类含氮化合物转化为含硫、含氧非烃化合物的温度、反应速率以及反应半衰期。首次在分子水平上得到了吡咯类含氮化合物与水、硫化氢之间的有机-无机相互作用机理、咔唑热蚀变机理以及咔唑热蚀变动力学模型。该成果对于理解高温地质条件下有机氮化物蚀变以及重质油深度热加工过程中有机氮化合物演化规律均具有重要的理论与实际意义。相关研究内容发表于《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》、《Open Geosciences》、《沉积学报》等刊物。

硫化氢(H2S)对人体具有致命毒性。近年来,在我国的塔里木、塔河、辽河、长庆、胜利、江汉等各油田陆续发现了高含硫化氢油藏。随着国内原油需求量的日益增加及原油输送、加工、利用以及探井和生产井工作量加大,潜藏的硫化氢极大地增加了石油开采风险。为降低油田生产隐患、确保人身安全、降低硫化氢对生产设备的危害以及减少硫化氢对环境的污染,开发行之有效的原油硫化氢的处理技术成为我国石油工业目前亟待解决的一项重要任务。目前国内外处理原油硫化氢的各种方法均有自身的优势,但也存在一些难以克服的缺点与问题。鉴于国内在处理原油硫化氢的方面的研究目前还处于起步阶段,丁康乐博士对原油中硫化氢的高效脱除技术进行了较为深入的研究,通过自行开发的原油硫化氢解析-吸收-资源化装置以及一系列原油硫化氢高效吸收剂,使得处理后的原油中硫化氢浓度符合国家安全生产的相关标准,同时原油硫化氢吸收剂的性能稳定,可以反复使用,回收的硫化氢可用于制备高附加值金属硫化物。本研究对于高含硫化氢原油的开采、储运和加工均具有重要的理论与实际意义,具有广阔的市场前景。

统计资料表明,在老油田提高采收率应用技术中,注气采油在世界范围内占主导地位,近年来,注气驱以逐年增长的态势和显著的成效而成为当今世界石油开采中潜力巨大的EOR技术。其中,注CO2提高采收率技术在世界范围内已成为注气提高采收率的主要方法之一。在CO2气驱过程中, 影响采收率提高的主要因素是气窜问题。目前,防止CO2气窜的主要方法有机械封堵、控制注入速度、水气交替注入(WAG)CO2+泡沫剂注入以及先调整注气剖面后注入等方法。鉴于国内CO2气驱化学封窜技术研究方面目前还处于起步阶段,丁康乐博士在罗跃教授的指导下,开发了一整套复杂油藏CO2驱深部窜流多级次复合抑制技术,该技术定义为不同封窜剂对应不同放置空间与注入时间,实际作业时不同段塞组合在时空上形成有效封窜。具体地,在空间上,将窜流抑制空间划分为近井、过渡和远井,根据不同封窜剂的性能,在注入顺序方面提出具体要求,如近井地带采取柔性颗粒、无机沉淀等封窜剂,过渡地带采取泡沫、中强凝胶和乳状液封窜,远井地带采取弱凝胶抑制窜流等。在时间上,根据施工要求,将封窜剂段塞组合中的某一具体段塞的注入日期划分若干时间段,具体可根据注气压力排量而定。该项技术可根据复杂油藏的实际地质情况以及生产要求,对所开发的系列封窜剂进行适应性评价,优化后的封窜剂段塞组合进入油层深部后,能选择性封堵高渗透层,有效抑CO2驱替过程中深部窜流以及层内/层间气窜的发生,从而将CO2转移到未波及带,改善体积波及效率,大幅度提高CO2驱替效果,并提高最终的原油采收率。该项技术可望为我国高含水老油田CO2气驱采油的顺利开展提供有力的前期技术保障。

(编辑 胡红霞)

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