【科研百人】吴爱平：实做，做实，让仪器成为油气勘探开发的利器

人物名片：吴爱平，2000年毕业于原江汉石油学院电子仪器及测量专业，获工学学士学位；2006年毕业于长江大学计算机应用专业，获工学硕士学位；2013年毕业于中国地质大学（武汉）地球探测与信息技术专业，获工学博士学位。2012年12月至2013年5月赴美国俄亥俄大学开展学术交流。2006年晋升讲师，2011年晋升副教授，2015年晋级5级岗位。

研究课题聚焦在将先进的电子信息技术和处理方法应用到石油勘探开发装备中。“十二五”期间，主持国家自然科学基金项目1项，参与国家自然科学基金项目1项，主持省教育厅重点科技项目1项，主持企业横向项目2项，参与横向项目2项；发表学术论文7篇，其中EI检索4篇；出版教材2部，其中国家规划教材1部；申请发明专利2项，其中授权发明专利1项；申请省科技厅成果鉴定1项。在长期的科学研究过程中，逐渐形成了石油地球物理方法与仪器开发的研究方向。

超前预测，给井下钻具嵌“眼睛”

在石油钻采领域，为了提高采收率和降低成本，大斜度井、水平井和分支井日益增多，而在钻进过程中，迫切需要一种技术和装备，能开展实时地质导向，对未钻地层进行预测，使井眼轨迹保持在期望的储层内。近年来，在传统随钻测量技术的基础上，国外测井巨头斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯等公司已研制出相应的仪器装备并开始投入商业应用，但国内对其研究尚处在起步阶段，如何发展和拥有具有自主知识产权的未钻地层预测方法和测量系统，是国内迫切需要解决的关键科技问题。

在此背景下，基于仪器研制的考虑，吴爱平博士研究团队在国家自然科学基金和油田企业项目联合资助下，以电磁场理论、电测井方法原理和电子信息技术为理论基础，围绕随钻方位电磁波电阻率测井响应特征和信号提取等关键问题开展深入研究。

针对测井响应特征问题，在圆柱坐标系中基于Yee氏非均匀交错网格，采用三维ADI-FDTD方法，通过地层空间坐标系与仪器空间坐标系的变换，数值模拟仪器在各向异性倾斜地层中的测井响应，针对测井弱信号提取问题，在对随钻测井噪声分析的基础上，利用非线性理论和电子信息技术开展随钻电磁测井弱信号检测方法研究，采用一维非线性振子建立弱信号检测模型，分析非线性振子动力学特征，揭示其用于弱信号检测的机理，在此基础上利用时间尺度变换方法，将非线性振子用于随钻方位电磁波电阻率幅度衰减比和相位差的测量，实现基于非线性振子的随钻电磁波测井响应信号的检测。通过正演模拟研究，掌握仪器在地层中的测井响应特征，利用响应角峰的不对称性，为井下钻具嵌“眼睛”，定性指示前方待钻进地层电阻率的高低，提前揭示地层边界的存在，及时调整钻头的方向，实现钻头持续在高阻含油层中钻进。通过随钻测井弱信号检测方法的研究，降低可检测信号的信噪比，提高仪器的径向探测深度，增加未钻地层预测的距离，提高“眼睛”的可视距离。

井下适配，给测井仪器换“肾脏”

上世纪90年代以来，我国各油田测井公司均先后从国内外测井仪器生产厂家购买了测井地面系统和相配套的下井仪器。由于各生产厂家均仅按照自己的标准设计开发测井仪器和定义测井数据记录格式，导致来自不同生产厂家的测井地面系统和下井仪器之间往往互不兼容，下井仪器与下井仪器之间也互不兼容。

为了充分利用各种测井仪器的优势，突破其只能与自身系统挂接的限制，在中国石油集团测井有限公司、江汉测井研究所以及辽河油田测井公司等单位的联合资助下，吴爱平博士团队深入研究了国内外各种测井地面系统和下井仪器的特点以及数据记录格式，在解决各测井公司具体问题的过程中，逐渐形成和发展了地球物理测井仪器适配技术。遵循地面测井系统的工作时序，基于现场总线技术，利用微处理器和可编程逻辑器件，研制了多功能井下信号适配器，解决了PCM/DTB和PCM/CAN总线互联互通的关键问题。通过测井仪器适配技术的研究，给测井仪器更换“肾脏”，为测井数据和命令顺畅地上传下达提供了技术保障，彻底解决了不同测井地面系统和下井仪器间互联互通的技术瓶颈问题，从技术上实现了不同测井仪器的大组合测井，极大地缩短了现场测井作业趟数，提高了测井作业效率。

课后实训，为学生腾飞插“翅膀”

吴爱平博士坚定地认为：“教师以培养学生为天职，学生的质量是学校的生命”。针对电子信息学科发展迅速，技术更新快，工程实践性强等特点，他在授课过程将科研工作融入教学内容，针对某一个知识点，以具体的科研实践为例，将知识点与科研中的方法、技术实现进行有机结合，让学生深切地感受到学到的知识和技术是有用的，从而激发学生的学习兴趣；在课后，他积极指导大学生参与创新创业实践活动，着力培养学生的工程实践能力。

作为指导教师，他多次指导大学生参加电子设计大赛和SOPC创新设计大赛并获奖，负责指导的大学生创新实验项目《声波时差测井模型实验装置研制》，是科研与教学结合的诠释，是科研成果转化为教学的完美体现。

在项目研究过程中，他与学生一起讨论设计调试电路，编写代码、调试软件，经过2年的实训，指导的学生团队成功研制出声波时差测井模型实验装置，装置由地面控制声波采集硬件系统、地面声波测井软件、井下声波仪器和牵引运动部件组成，装置具有数据采集保存、测井曲线显示回放等功能，可以在实验室模拟现场声波测井作业。基于大学生创新项目的研究，项目组成员在《石油管材与仪器》杂志上公开发表学术论文2篇，在2015年项目以优秀的成绩通过学校验收。通过项目的实训，培养了学生团队协作的意识，增强了学生的动手能力，磨练了学生迎难而上的意志品质，提高了学生的科研素养，树立了学生从事科学研究的信心。

项目组5名同学全部考取硕士研究生，创新项目负责人乐凯军同学考取华南理工大学研究生，项目组成员李嘉奇同学考取中国石油大学（北京）研究生，刘刚同学考取广东工业大学研究生，周洋和何晓英同学考取长江大学研究生。学生周洋说：“吴老师是我们的科研启蒙老师，他过硬的技能，务实的态度和严谨的作风，深深地吸引并感染了我们，为我们的成长插上了科技的翅膀。”

（编辑 陆峰）