【科研百人】马超：联系工程实际解决技术问题

人物名片：马超，副教授，石油工程学院实验中心主任，油气钻采工程湖北省重点实验室学术秘书。国家自然科学基金评审专家，西南石油大学学报（自然科学版）评审人。

主要从事油田化学方面的科研和教学工作以及油气钻采工程湖北省重点实验室的管理工作。讲授石油工程本科生专业课程《油田化学》和海洋油气工程专业本科生专业基础课《金属腐蚀与防护》。在《高分子科学与工程》、《高分子通报》、《油田化学》、《石油钻探技术》等期刊发表论文23篇，其中，SCI检索4篇，EI检索4篇。获湖北省科技进步三等奖1项，中国石油和化学工业协会科技进步三等奖1项，长江大学科技进步一等奖2项。主持纵向项目4项，其中国家自然科学基金青年项目1项，中石油创新基金项目1项，湖北省自然科学金1项，湖北省教育厅项目1项，主持横向项目4项，作为主要完成人参与国家重大专项及纵横向科研项目9项。主要在水基钻井液、压裂液、油田用聚合物材料方面具有一定的研究特色。

无固相钻完井液体系，由于其具有良好的储层保护能力而在塔里木油田阿克莫木地区和柯可亚地区有广泛的应用。但由于无固相钻井液体系中聚合物增稠剂性能不稳定，遇到高温地层钻井液性能恶化对低压、低渗裂缝地层伤害严重。马超老师作为课题组主要成员结合塔里木油田的科研项目（赵林教授主持）研制出了无固相钻完井液体系中弱凝胶增稠剂GCL-90，该增稠剂是由天然大分子、生物聚合物等可生物降解的物质经活化、复合等工艺制备得到，为白色或灰白色可流动粉末，深入研究了增稠剂GCL-90的综合性能，作为无固相钻井液外加剂，该成果在塔里木油田应用得到广泛的应用，为塔里木油田带来五千多万的直接经济效益。该研究成果获得了长江大学科学技术进步一等奖。

长城钻探公司在吉林地区钻遇泥岩和盐膏层，钻井过程中出现坍塌和卡钻等复杂情况，在采用聚胺盐钻井液体系使用效果达不到钻井要求的情况下，马超老师提出利用盐膏层容易因二价离子坍塌的不利因素，采用聚合铝的铝化学原理稳定井壁机理，研究铝胺钻井液复合防塌剂，该复合防塌剂可与页岩之间发生离子交换生成氢氧化铝沉淀，最终与地层矿物的基质结合成一体能显著增强井壁稳定性,提高页岩的物理强度，阻止钻井液滤液进一步侵入页岩。该聚铝胺钻井液在长城钻探吉林区块进行了14口井的现场实验，有效的解决了井壁失稳的问题，并将这一研究思路和技术在《石油钻探技术》上发表。

聚N-烷基丙烯酰胺表现出温敏特性在药物缓释、物料分离提纯、智能纺织等领域具有非常好的应用潜力。马超老师在四川大学高分子材料工程国家重点实验室攻读博士学位时接触到了有关温敏聚合物的文献及研究，提出采用氧化还原胶束聚合物法，将N-烷基丙烯酰胺温敏单体和强稳定性烷基苯乙烯疏水单体进行共聚，刚性烷基苯乙烯作为疏水单体直接共聚在温敏聚合物主链上，该疏水单体不含高温环境下易水解的醚键和酯键，避免了带有酯键或者醚键的疏水基团在高温和高盐环境下的水解问题，利用共聚物溶液在温度和盐的作用下表现出的特殊增稠特点，将温敏聚合物引入到高温高盐地层做驱油剂，变聚合物溶液的“被动降粘”为“主动增稠”。并利用这一创新性的思路获得国家自然科学基金“含刚性疏水基可热/盐诱导增稠聚合物合成及溶液增稠行为研究（51404036）”和中国石油科技创新基金（2013D-5006-0207）的资助，通过研究探求温敏聚合物在高温高盐地层三次采油中应用的可行性，目前实验室合成的聚合物具有良好的热盐增稠能力，正进一步探索其在稠油污水絮凝、恒流变钻井液及压裂液体系中的应用，为石油工业中的聚合物提供新的思路和途径。

稠油污水回用于热采锅炉不仅可以节约大量的清水资源，也可以避免排放导致的环境污染。稠油污水因为开采工艺的原因，污水中的含油主要以多重乳液的形式存在，一般采用破乳-絮凝-沉降-过滤-吸附等处理工艺进行处理，往往因为前期破乳处理的不彻底，污水中仍然含有小颗粒油珠或含油乳液状，再加上污水水温和矿化度的影响，使得后期的处理难度加大。马超老师作为主要研究人员结合国家科技攻关项目《稠油污水处理与回用技术集成研究及示范工程》（赵林教授主持），以辽河油田欢四联稠油污水处理示范工程为目标采用阳离子铵盐型复合型破乳剂体系较好的解决了破乳剂破乳效果普遍不稳定，加量高、药剂成本高的问题，为辽河油田欢四联稠油污水处理示范工程提供技术支撑，对稠油油田稠油污水处理和其它油田的污水处理具有重要意义。该技术分别获得湖北省科学技术进步三等奖和中国石油化工协会科学技术进步三等奖。

粘弹性表面活性剂压裂液因其具有独特的清洁性能而得到广泛应用，到目前为止，清洁压裂液在油井压裂中已趋于成熟。而将清洁压裂液用于煤层气压裂中，国内的研究报道和现场实践仍然很少，这是因为煤层气储层与常规油气储层有很大的差异，具有吸附能力强、基质渗透率低、地层温度低的特点。清洁压裂液用于油井压裂中其自破胶机理是原油能破坏清洁压裂液中“粘弹性胶束”，从而使压裂液破胶水化，但煤层气以吸附方式赋存于煤层孔隙中,煤层中缺乏游离气，且煤层中含水量较少，不能实现破胶，需要采用破胶剂，常规压裂中的氧化型破胶剂需要在高温（﹥60℃）下才能释放而达到彻底破胶的效果，但煤层气属于地层温度较低（20℃-40℃），氧化型破胶剂无法实现煤层的低温破胶的目的，为了避免清洁压裂液对低温煤层环境下破胶不彻底而造成的返排困难的问题，马超老师在其主持的湖北省自然科学基金《煤层气中低温清洁压裂液技术研究》（编号：2011CDC05）的研究基础，结合国家科技重大专项项目(示范工程)“山西沁水盆地煤层气水平井开发示范工程”(编号:2008ZX05061)子课题（汪伟英教授主持，文守成副教授参与），研制出低温破胶可控的清洁压裂液体系，该清洁压裂液体系体系具有良好的粘温性、流变性、悬砂性、耐剪切性、破胶能力等性能。在山西沁水盆地樊庄区块华溪30-2和华溪30-4井现场压裂实验证明：低温可控破胶清洁压裂液携砂量大，返排彻底，返排液粘度低（﹤2 mPa.s），应用效果良好。目前低温破胶可控的清洁压裂液体系进一步在山西煤层气晋城作业区进行推广应用。

（编辑 胡红霞）