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灼灼其華 勇為人先

——記自然資源部中國地質調查局北京探礦工程研究所鉆井化學研發中心主任、教授級高工陶士先

2018-12-26 9:01:34 來源:中國礦業報 本報記者:趙京燕 通訊員 程婧格

“陶士先同志是鉆探行業知名專家,在國內探礦界具有較高影響力。近年來,該同志作為項目負責人承擔了多項地質調查項目和國家地勘基金項目,在沖洗液領域新材料、新技術、新工藝研究方面取得了豐碩的成果。這些成果的轉化和應用,在國家地質找礦鉆探、新能源和重要礦產資源勘探及科學鉆探等工程施工中發揮了重要作用,為解決國家能源、資源、環境、災害或基礎地質問題提供了技術支撐。該同志還組織和參加了大量的野外鉆探技術推廣、培訓和服務工作,對提高地質鉆探行業隊伍技術水平發揮了重要作用。該同志在主持項目實施過程中,注重年輕科技人員培養,在其帶領下已經形成一個理論基礎扎實、科研能力強、現場實踐經驗豐富的專業團隊,該團隊活躍在國內地質鉆探領域,為國家地質找礦鉆探、新能源和重要礦產資源勘探及科學鉆探等工程施工提供支撐和服務。”這是中國地質調查局北京探礦工程研究所(以下簡稱“探礦工程所”)對鉆井化學研發中心主任、教授級高工陶士先同志作出的評價。

陶士先(中)在泥漿大賽現場

當記者拿到有關陶士先的資料時,看到的是一系列的專業術語和一些生硬的數字,不禁有些懵——這么枯燥的工作,“泥漿、鉆探、孔壁失穩、破碎地層”,這是一位女同志從事的工作嗎?而且一干就是30多年?是什么信念讓她如此執著?而且取得了如此輝煌的成績?帶著一系列問題,記者日前走進了探礦工程所。

錯失夢想

1983年,陶士先捧著長春地質學院的錄取通知書,來到了這所中國地質人才培養的搖籃。“一不小心掉進了一個陷阱”,按照陶士先的話說,她走進長春地質學院開始大學生活的時候,便錯失了這一生要當老師或者醫生的夢想。況且,她從報考的“儀器系”被調劑到了“鉆探工程專業”,一個班里只有兩名女孩子,讓這個年輕的女孩子有些傻眼。鉆探?難道是每天摸爬滾打在工地打鉆嗎?這讓一個豆蔻芳心的女孩情何以堪?

陶士先(左)現場考察

陶士先授課

陶士先(前排左)參加項目匯報

陶士先(左一)在野外現場指導工作

然而,生活沒有回頭路,既然踏上了這條路,那就踏踏實實地走吧。沒想到,這一走,就走了35年。今天,當陶士先談到所從事的工作時,卻充滿了驕傲和幸福:“這個工作很適合女孩子干,做泥漿(鉆井液)有很多試驗室的工作,女孩子心比較細。而且,我在工作過程中總結了很多經驗,給很多地質隊講過課,為地勘單位培養了大批人才,也算是圓了我當老師的夢想吧。”

大學畢業后,她被分配到探礦工程所從事鉆井液研究工作。上世紀90年代,地勘經濟不景氣,地質鉆探工作量急劇萎縮,傳統服務對象“難覓蹤影”。于是,探礦工程所將“船頭”轉向了石油石化行業。1994年起,陶士先跟隨所里步伐,開始做市場,賣泥漿材料,因為有過硬的技術,該所在市場上闖出了一片天地。

解決關鍵技術難題

“我正兒八經地做地質鉆是2003年以后,當時中國地質調查局給探礦工程所列了一些科研項目。2008年以后,得益于地質找礦的快速發展,地質鉆探呈現井噴式增長,我們的科研經費也逐年增多。我們結合地質鉆探施工過程中遇到的一些問題開展研究;針對復雜地層,研究一些材料和技術體系,與現場緊密結合起來,為鉆探工程提供解決問題的方法和途徑。”也就是在這幾年,陶士先和她的團隊取得了不斐的業績:

陶士先組織或參與研發的成果已應用于多種金屬礦鉆探、頁巖氣鉆探、鉀鹽等鹽礦鉆探、干熱巖鉆探及大陸科學鉆探等,使用單位達166家,僅項目組參與的在復雜地層中的試驗與示范鉆孔就達到181個,累計工作量為10余萬米,解決了多項關鍵技術難題;組織實施系列鉆探科研項目,研制了多種新型泥漿材料和針對不同勘查區或礦區的沖洗液護壁堵漏技術,開展了大量野外現場技術推廣、培訓和服務工作。同時,他們的成果也為地學研究及科學研究提供了良好的鉆探驗證手段。

——他們研制的成膜護壁沖洗液在河北、甘肅、四川及云南等地的金屬礦、頁巖氣及煤炭孔鉆探中應用,解決了炭泥質千枚巖、綠泥石化巖石等行業難點地層的孔壁失穩難題,提高了成孔率、施工效率和取心質量,在多個礦區創造了孔深、成孔率及施工效率的紀錄。

——他們研制的飽和鹽水、新型鎂基及二鹽沖洗液,在云南、青海及境外老撾、泰國等鉀鹽勘探施工中應用,解決了鉀鹽勘探過程中氯化鈉、氯化鉀、光鹵石、溢晶石等高溶蝕性地層孔壁失穩、取心率低及采用油基鉆井液的高成本難題;研制的用現場鹵水、海水配制的沖洗液,解決了現場鹵水、海水配漿膠體穩定性差、蝕變和破碎地層孔壁失穩、繩索取心鉆桿內壁結泥皮等技術難題,在新疆、青海、山東地質找礦鉆探及南黃海大陸架科學鉆探施工中發揮了重要作用。

——他們研制的耐240℃高溫沖洗液解決了高溫下沖洗液流變性、護壁性等性能顯著惡化等難題,為青海共和高溫干熱巖鉆探提供了良好的技術支撐,其中GR1井井底溫度達到236℃,是目前國內溫度最高的干熱巖井,也是國內少有的溫度超過230℃的高溫井之一。該科研成果獲原國土資源部科技二等獎、中國地質調查局科技一等獎。

——他們研制的MBM使膨潤土的使用量降低50%以上,有效避免了膨潤土資源的浪費;研制的新型鎂基沖洗液、二鹽沖洗液替代了油基沖洗液,以及為海上科學鉆探設計的環保沖洗液等,預防了油基鉆井液等對環境的污染;研制的快速凝膠堵漏技術,提高了惡性漏失的堵漏成功率,大幅度降低了鉆探施工過程中水資源和泥漿材料的浪費。

“在鉆探過程中會遇到各種各樣的地層。比如找鉀鹽,地層成分以氯化鈉為主,我們研制了二鹽沖洗液,克服了普通鹽水漿抑制不住的難題;再比如打金礦礦井,破碎地層要多一些,地層一塊一塊的,我們就要往鉆井液里面添加東西,把破碎地層的縫隙給填上。做之前我感覺挺困難,但是一個又一個困難被我們克服了,做完之后就覺得沒什么了。室內的研究工作也是必不可少的,地質隊把巖心給我們,我們要分析它含有什么成分。”

“鉆探這個行業,大部分人覺得是男人干的活,其實我覺得泥漿這個工種挺適合女孩子的。因為這里有大量的室內研究工作,很像是中醫配藥方。現場配泥漿就是根據不同的地質情況作出不同的判斷,配出不同的泥漿。這個過程非常有意思,讓人不會感到枯燥。”

也許,正是因著對這份事業的熱愛,讓歲月的年輪沒有在她身上留下多少印跡。年逾50的陶士先,依然玉貌花容,明眸皓齒,聲音清麗。

推動行業技術進步

多年來,陶士先和她的團隊在科技理論創新和技術方法方面做出了突出貢獻:針對復雜地層鉆進面臨的孔壁失穩、沖洗液漏失、低取心率以及復雜地層繩索取心鉆探的局限性等難題,組織實施了與沖洗液有關的關鍵技術攻關,形成了一套適應地質鉆探小井眼特點的復雜地層護壁堵漏技術。該技術引領國內地質鉆探沖洗液技術的發展,推動了地質鉆探沖洗液技術的進步。陶士先出版專著2部(第一作者),獲得國家發明專利7項(第一發明人6項)、實用新型專利2項(第一發明人)及國家重點新產品1項,發表論文31篇(第一作者13篇)。

近年來,陶士先和她的團隊研制了8種新型泥漿材料,如多功能材料(MBM)、防塌減阻劑(GFT)、抗鹽增粘劑(GTQ)、成膜A劑、成膜堵漏劑及有機凝膠等。其中,他們研制的具有“方便面”特點的多功能材料(MBM),解決了現場鹵水配漿、復雜地層繩索取心鉆進、配漿過程復雜等相關技術難題,填補了國內空白,獲國家發明專利和2013年度國家級新產品;研制了適應地質鉆探,具有較低軟化點、較強粘接與封堵特性的防塌減阻劑(GFT),獲國家發明專利。上述材料的研究,為推動地質鉆探沖洗液技術進步打下了堅實的基礎。

他們在分析不同復雜地層孔壁失穩原理的基礎上,結合地質鉆探小井眼特點,設計了用于不同復雜地層的系列沖洗液體系,如研發了具有高效能水基沖洗液特性的成膜護壁沖洗液,實現了水基沖洗液性能的突破;研發了用于強溶蝕性地層、具有強抑溶作用的鎂基及二鹽沖洗液,可替代國內外普遍使用的油基沖洗液,是水基沖洗液應用于強溶蝕性地層鉆探的一大突破;研發了用于干熱巖等高溫鉆探、耐溫200℃~260℃的系列高溫沖洗液,獲國家授權發明專利4項。

在快速堵漏方面,他們更是做出了突出貢獻:研制了適應地質鉆探小井眼特點的快速凝膠堵漏技術,首次提出并設計了用于地質鉆探的孔口裝置,有利于提高堵漏成功率;在國內外首次提交與溫度相對應、適應不同深度的快速凝膠堵漏配方表,采用該配方配制的無機凝膠堵漏漿液節省候凝時間30%~70%,有效提高了堵漏作業效率;采用有機凝膠與無機凝膠相結合的方式,大幅度提高了惡性漏失和含水層漏失的堵漏成功率;研制的無機凝膠材料與傳統水泥相比,固結后的固結體韌性顯著增強,體積無收縮。該成果獲國家授權發明專利1項,實用新型專利2項。該項技術為地質鉆探提供了新的快速有效的堵漏方法,推動了地質鉆探堵漏技術的進步。

擁有廣闊市場前景

新技術已為探礦工程所創造了良好的經濟效益:自2011年至2015年,他們研制的成果帶動的泥漿材料開發及技術服務共創產值5831萬元;2016年至2017年,共創造產值2800多萬元。同時,施工單位采用成果技術后,鉆進速度、成孔率明顯提高,事故率顯著降低,泥漿排放量、泥漿漏失量大幅度減少,為施工單位節省了大量勞務費用、電力、油料消耗費用及泥漿處理劑費用等,因此也得到了施工單位的高度肯定。

在談到產業前景及后續人才培養方面的問題,陶士先信心滿滿。她認為,泥漿產業前景廣闊,應用范圍非常寬廣。現在不僅應用于地質鉆,像一些地熱、干熱巖,礦山治理、礦山救援等方面,也離不開鉆井液的應用。

“比如礦山治理工程,我們從2016年開始涉入這個領域。礦山企業在采礦之前對采礦區域進行堵水或加固,通過打羽狀井并注漿來實現,前景很好。比如,我們與施工單位合作在河北省邢臺市邢東礦做的一個項目,已經打了33個分枝井。邢東礦在開采區下面有一層高壓水,可以淹沒采礦區,采礦過程中萬一發生透水事故,后果不堪設想,損失亦不可估量。于是,在采礦區底部和高壓水層之間打了系列水平井,用注水泥漿把裂隙和孔隙都給堵上。這一工程已為探礦工程所增加產值400多萬元。”

“我們還參與了山西、陜西等地的礦山救援及煤層頂板加固項目,都取得了顯著成效。我們最大的成就感來自于給大家解決問題,問題解決了我們就非常高興,解決不了也很沮喪。”

在人才培養方面,陶士先說:“地質隊的人才還是很缺的。我覺得自己除了搞科研之外,最大的貢獻是對地質隊的人才培養。我每年大概講課10幾次,有地質隊辦的培訓,有各省地勘局辦的培訓,也有中國地質大學的課程。泥漿這塊內容,基本上都是我講的,也圓了我當老師的夢想吧。”

“研究所和學校的區別在于,學校注重理論知識的培訓,而研究所更注重應用價值,要解決實際問題。所以我們講課盡可能做到把理論和實踐相結合。到地質隊講課,我面對的是鉆工,有的人文化水平相對低一些。所以,講課的內容讓他們聽懂最重要。記得第一次去現場的時候,我們跟人家說,解決他們現場的問題需要提高密度。結果我走了之后,人家說我們忽悠他。當時我很疑惑,理論上說我講的內容是對的,為什么說我們忽悠他呢?原來是因為我們講得太專業。所以,我們也在不斷總結,如何提高講課效果。后來遇到這種情況,我就舉例子,比如1個瓶子,裝密度是1的500毫升白水,重量是500克;如果裝密度是1.3的泥漿的話,重量就是650克。泥漿重了,泥漿對孔壁的壓力(或稱支撐力)就大了,就壓瓷實了。”

交流中,記者感受了陶士先對工作的無限熱愛。談到產業發展前景,陶士先信心心滿滿:“是呀,這個產業前景非常光明。鉆井液應用非常廣,不僅應用于打鉆,還有基礎施工、地熱、干熱巖、礦山救援等。為什么在地勘經濟、礦業經濟形勢下滑時期,我們依然有飯吃?我和年輕人說,因為這項工作的技術含量比較高。泥漿關系孔內安全、施工效率等方方面面,在整個打鉆的過程中,孔內的地質情況以及從孔里返出的泥漿性能會時刻發生變化,影響因素很多,你需要根據實際情況進行判斷,拿出科學合理的方法,切切實實地為對方解決問題。所以我說搞這項工作感覺不枯燥,我們有很大的發揮空間。但是這需要扎實的理論基礎和實踐經驗,觀察要仔細,還要有準確的判斷。”

“一個工作做一生,而且做得如此風生水起、有聲有色,是要有堅定的人生信仰吧?”

聽到記者的提問,陶士先平靜地說:“踏實做事就是我的人生信仰,搞應用技術,哪怕解決一個很小的問題,也是一個進步。”

多年來,陶士先為本單位培養6名專業技術骨干,形成了在國內地勘行業領先的鉆探沖洗液科研團隊。在組織項目實施過程中,她帶領6名年輕科技人員參與項目新材料研制、新型沖洗液體系設計、堵漏技術研究、專著編寫及現場試驗與示范等,提高了他們的科研工作能力、現場解決問題的能力、科研管理水平及各類報告、專利、論文的編寫水平。其中,有兩人作為項目組長成功申報了國家青年科學基金項目,兩人分別擔任地調項目和國家地勘基金項目的副組長,四人活躍在野外施工現場,能夠獨立提供技術服務。

同時,她為一線施工單位培養了大批沖洗液技術人才,組織項目組人員到現場指導施工人員配制、使用沖洗液和實施堵漏作業100余次,現場培訓近2000人次;為中國地質調查局、地質大學、各省地勘局及地質隊等舉辦的鉆探技術培訓班授課112次,培訓1000余人次。通過現場指導及技術交流與培訓,她為一線施工單位培養了人才,提高了現場施工人員的專業技術水平。

談到生活,陶士先更是充滿了幸福感。“孩子小的時候都是自己帶,雖然工作忙,但是沒對家庭造成什么影響。后來出差多了,孩子也大些了。2000年以前,大家都在房山周口店上班。那個時候很艱苦,生活用品都沒地方購買。記得當時發了工資,第一個周末單位就開動班車,載上大家進城購物。當時沒有高速公路,進城要兩個多小時,雖然路途遙遠,但是大家都非常快樂。”2000年以后,她搬到城里工作和生活,幸福指數更是成倍增加。

看著她寫滿幸福的臉,讓我想起了上世紀80年代流行的一首歌:甜蜜的工作甜蜜的工作無限好啰喂,甜蜜的歌兒甜蜜的歌兒飛滿天啰喂……□

網站編輯:宮莉

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