石油、天然氣資源是人類生存和文明發展的重要物質基礎，也是長久以來國際間競爭愈發激烈的領域，日益成為保障一個國家強盛發展的“底氣”。但同時，油氣藏開發業務的特性決定了這是一項逆水行舟的艱巨事業。作為保障國家能源安全的主力軍，中國石油人和科研工作者必須有破冰前行、不斷創新、挑戰極限的信念與斗志。

一代人有一代人的“長征”，一代人有一代人的擔當。出生于20世紀60年代的中國石油大學（華東）教授李兆敏骨子里便深深銘刻著那一個時代特有的“艱苦奮斗、以身許國”的使命感和責任感。

自從在中國石油大學讀博士期間遇到恩師——我國著名的油氣井工程技術專家、教育家、水力噴射鉆井方面的開創者沈忠厚院士之后，沈院士將他帶入了石油與天然氣工程技術的大門，從此全身心地扎根于泡沫流體油氣增產技術、特超稠油油藏高效開發、超臨界二氧化碳提高采收率等理論和技術領域的教學與科研工作之中，堅定地成為在“為國家加油，為民族爭氣”這條道路上砥礪前行的實踐者和奉獻者。

李兆敏

20余年的科研時光，30余項國家級和省部級重大科研課題，8000多個奮斗的日日夜夜，12000口井次的工程應用記錄，這一連串數字是李兆敏科教路上閃亮的勛章。

“在李教授20年持續不斷的指導下，我們的氮氣泡沫產業從年收入300多萬元發展到如今的數十億元，已經成為在氮氣行業領域里全球最大的系統供應服務商之一。”長期的合作伙伴，山東科瑞油田服務集團有限公司副總經理安同武感嘆道，“這些成績絕對離不開李教授團隊的科技支撐。這么多年來，在我們的產學研合作過程中，他把精力全放在了機理研究和技術突破上，從沒考慮過自己個人的利益得失。在他身上，我看到了中國當代科學家為國為民的一種擔當與風骨。”

小泡沫，大作為

——科技創新是生產力，也是助推器，是競爭力的核心要素

油氣資源作為一個國家發展的命脈，在激烈的國際競爭中，因核心技術欠缺而被制約甚至扼住發展命脈的例子并不罕見。

目前我國石油對外依存度超過70%，一批主力老油田已進入開發中后期，含水達90%以上，年自然遞減率超過10%。普遍存在著地層壓力下降、儲層污染堵塞、非均質程度加劇、開采成本不斷攀升等問題，導致油水井低產低效、關停甚至報廢，嚴重影響了油田正常生產和國家油氣安全，亟須尋找到高效、綠色、低成本的油田開采技術，實現油田有效動用和高效開發。

許多人誤以為油田之下有“地下油海”或“地下油河”，其實，油氣就像水浸透在海綿里一樣，浸透在石頭里。地下的石頭中，有各種各樣的裂縫和大大小小的孔洞，石油就藏在這些裂縫和孔洞及巖石孔隙中。

但在長時間的生產過程當中，老油田的開發往往會伴隨出砂的情況，油井周圍就存在“砂堵”現象，甚至沉積在井底，存在砂埋油層，這樣油就流不出來了。李兆敏介紹，這時候往往有兩種方法：一種是用精巧的機械工具把砂子一點點地撈出來，但是成本高，并且操作煩瑣；另一種方法是用水沖，但由于水的攜砂能力較弱，有的時候沖也沖不出來。

在為油田解決實際困難的過程中，李兆敏發現了泡沫具有的密度低且可控、攜砂能力強、“堵大不堵小、堵水不堵油”等特性。他琢磨，泡沫的這些性質是一種典型的智能的流體特性，適用面非常之廣，在油氣增產、提高采收率等過程中都擁有巨大的應用潛力。

泡沫增產技術實施的一個關鍵前提是安全性。“安全必須放在第一位。如果泡沫中含氧量過高，就會存在爆炸的隱患。這是必須杜絕的。”

李兆敏回憶起20年前自己對第一口井進行技術攻關時的緊張情景，“當時就是怕出現爆炸，整個過程真是提心吊膽，直到最后安全地把砂沖了出來，我的心才算落了地。”后來，為了保障工程的安全性，李兆敏經過不斷調研，確定采用空氣中大量存在且容易分離的氮氣代替空氣形成泡沫，氮氣作為一種惰性氣體，大大提升了油氣田增產開發的安全性。

沿著這一方向，經過十余年攻關，李兆敏帶領團隊發明了“氮氣泡沫增產關鍵技術與專用設備”，解決了井筒和地層泡沫流動計算與精確控制、高壓氮氣泡沫發生及持續注入、苛刻油藏條件下泡沫長效穩定等世界性難題，這一成果獲得了山東省技術發明獎一等獎。

李兆敏在活動中為校友頒發證書

在這一項目艱苦卓絕的攻關過程中，李兆敏團隊先后發明了泡沫圓管流變及攜砂測試系統；

創建了可壓縮、非牛頓、多相泡沫井筒壓力精確計算及智能控制方法；發明了泡沫滲流和壓錐堵水模擬裝置，以及組合式高壓氮氣提純設備及泡沫發生器，創新研制了超高壓膜分離氮氣注入設備；

研制出四大系列32種型號氮氣泡沫專用設備，能解決俄羅斯北極圈極寒（-60℃）與中東沙漠高溫（55℃）等極端環境應用的難題；

發明納米粒子穩定的復合泡沫體系，利用納米粒子在液膜上形成的“鎧甲”效應，提高泡沫穩定性10倍以上；

在泡沫低密度、可壓縮、選擇性好、攜砂能力強等特性的基礎上，發明出泡沫連續沖砂、負壓混排解堵及置換防砂、泡沫酸洗、泡沫控水等6項增產工藝技術，實現了復雜結構井無污染井筒清理、近井地帶長效解堵、地層剖面自適應調控。

李兆敏常說：“我這一輩子都在圍繞著泡沫轉。”話雖有幾分玩笑意味，卻也恰如其分，正是他的人生寫照。這些年來，李兆敏一直在為自己的“泡沫”項目技術及成果轉化在國內外盡心盡力地宣傳推廣。

在他看來，這是一個領跑世界的技術領域，他想為之深深刻上“中國創造”的烙印。這一成果不僅在國內的勝利、渤海、塔里木等19個油田成功應用，并拓展到頁巖氣、煤層氣、地熱開發領域，技術與設備還出口應用至美國、俄羅斯等12個國家，現場累計應用12000余井次，在“一帶一路”能源合作中起到了示范引領作用，使得國內外同行一提起泡沫技術和裝備，第一反應想到的就是中國石油大學團隊，就是李兆敏。

喚醒地下寶藏

——只有提升科技實力，才能讓之前的禁區不斷“解禁”

李兆敏介紹，石油也分很多種類。有一種石油顏色最深，物理性質十分黏稠，難以流動，一般稱為“稠油”。我國稠油油藏類型多，由于油田地質條件各有不同，在稠油資源開發上也形成了不同的模式。

目前普通稠油中淺層、中深層油藏先蒸汽吞吐后蒸汽驅已工業化生產，技術配套成熟。超稠油（一般小于800米）采用的蒸汽輔助重力驅（SAGD）也已投入工業化生產。但對于油層埋深大于1000米、油層厚度小于5米、原油黏度大于200000mPa·s的中深層特超稠油油藏，多年來雖采取了多種強化攻關措施，但由于原油黏度高、油層埋藏深、儲層薄、出砂嚴重且邊底水活躍，多年來國內外一直未實現有效開發。

現階段我國陸地上的常規油田大都已經進入開采的后期階段，常規原油的探測儲存量已經漸漸無法滿足人們日益增長的能源需求，所以大力發展稠油開采技術就顯得尤為重要。有數據統計，在我國地下長期處于沉睡中的，就有幾億噸超稠油和特超稠油油藏。眼睜睜看著腳下埋著這么一筆巨大的石油寶藏卻不能動用，不能讓其為快速發展的國民經濟作貢獻，這使得每一位石油工作者心急如焚，李兆敏自然明白研究特超稠油油藏開采技術的重要意義。

開采技術的不斷進步，是提高稠油油藏采收率和經濟效益的重要保障。這一前提就是加大科技創新力度，只有提升科技實力，才能讓之前的禁區不斷“解禁”。

當今，在國際上提高稠油油田采收率的主要方法有注蒸汽、層內燃燒和注熱水等。針對中深層特超稠油埋藏深、原油黏度高、常規熱采注汽壓力高、蒸汽熱波及范圍小、開發效果差的實際困局，在勝利油田的持續資助下，李兆敏率領團隊全身心投入HDCS強化采油技術的研究中，有力推動了中深層特超稠油開發的創新和發展。

他介紹，HDCS就是水平井（Horizontal well）、油溶性復合降黏劑（Dissolver）、二氧化碳（Carbon dioxide）和蒸汽（Steam）4個英文詞組的首字母組合。這是一種采用高效油溶性復合降黏劑和二氧化碳輔助水平井蒸汽吞吐，利用其協同降黏、熱動量傳遞及增能助排作用，降低注汽壓力，擴大波及范圍，實現中深層特超稠油油藏有效開發的新型開發模式。同時，利用油藏數模，現場試驗進行注采參數定量化研究，并配套相應的開采工藝技術，形成了一套適合中深層特超稠油開發的配套技術。

李兆敏介紹，超稠油HDCS高效開采技術針對超稠油油藏有諸多優勢：數值模擬研究表明水平井能增強注汽能力，增大油汽比，對于薄油層能夠相當大程度上減少蒸汽的熱損失；實驗研究表明，通過注入高效油溶性降黏劑和二氧化碳能減小油水界面張力，破碎瀝青質的層狀結構，降低原油黏度，降低剩余油飽和度，增強地層彈性能量，減緩油藏壓力衰竭；礦場統計和分析表明這一技術可有效地提高蒸汽利用率，降低注汽壓力，提高油汽比，增加產量和生產周期。

HDCS高效開采技術的應用使黏度大于300 000mPa·s（50℃），埋深大于1300米，油層平均厚度小于8米的超稠油藏實現了有效開發，填補了國內外在中深層特超稠油開采領域的空白。

目前，HDCS技術是作為我國稠油開發的一項重大技術突破，在國際上居于領先地位，已在勝利油田分公司十多個區塊推廣應用，為國內已探明的高達幾億噸的超稠油、特超稠油石油地質儲量提供了成熟的開發技術。這不僅使得勝利油田特超稠油油藏得以“解放”，而且對國內外同類稠油油藏的開發具有重要借鑒意義。

李兆敏（中排左六）在講授黨課結束之后與同學們合影

2018年，利用國家出版基金項目、“十三五”國家重點出版物出版規劃項目、中國石油大學（華東）學術著作出版基金重點資助項目，李兆敏將自己和研究團隊在稠油高效開發領域的研究成果加以提煉和總結，以氣體輔助稠油高效開采理論與技術為主線，著成50多萬字的《氣體輔助稠油高效開采理論與技術》一書。

這本書系統介紹了稠油高效開發技術在我國勝利油田等稠油油藏開發中獲得的成功應用，對我國深層、薄層、特超稠油油藏的高效開發具有重要的借鑒意義。此書為從事油田開發的科研工作者、工程技術人員和高等院校相關專業的師生提供了頗有價值的參考內容，榮獲2020年中國石油和化學工業優秀出版物獎·圖書獎一等獎。

綠色方案助力“雙碳”目標

——致力于成為生態文明實踐者、美麗中國建設者

每一口油井的增產成功，都意味著諸多世界級的難題被攻克。而取得突破后，李兆敏從沒有停下前進的腳步，依然帶領著團隊總結經驗，深化研究，與時俱進。

如前文所述，注蒸汽熱力采油是稠油開發的主體技術，主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驅和SAGD等方式。但是在注蒸汽熱采過程中，鍋爐燃燒會產生大量煙道氣排放到大氣中，全國每年排放預計超過200×10^8方。煙道氣不僅產生二氧化碳，還存在熱量浪費，帶來溫室效應，環保問題突出。

2020年第75屆聯合國大會上，中國承諾將力爭2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和。這一承諾是中國基于推動構建人類命運共同體的責任擔當和實現可持續發展的內在要求作出的重大戰略決策，體現出一個大國的責任感。切實做好碳達峰、碳中和工作，不僅影響我國綠色經濟復蘇和高質量發展，引領全球經濟技術變革的方向，而且對保護地球生態、推進應對氣候變化的國際合作具有重要意義。在這種情況下，各行各業都在碳減排溫室氣體各方面加強研究，能源行業自然也承擔著不可推卸的重要責任。

既要增產增效，又要綠色環保，面對這一對看似矛盾的難題，實際上，李兆敏早在十幾年前就已為此未雨綢繆，在油田注汽鍋爐煙道氣資源化利用方面開展了多年持續攻關。

他分析道，煙道氣的主要成分是氮氣和二氧化碳等非凝析氣體，在稠油中有一定的溶解度，在蒸汽驅過程中注入部分煙道氣，可有效減少熱損失，強化地層深部傳熱，提高驅油效率。將油田注汽鍋爐產生的煙道氣用于輔助注蒸汽熱力采油不僅可以提高稠油熱采效果、減少蒸汽用量，同時還可以實現煙道氣的資源化利用，大幅減少油田稠油生產過程中的煙氣排放，對于推動稠油的低碳綠色開發和提質增效也具有重要意義。

在國家“863計劃”、國家科技重大專項、中國石油低碳專項、中國石化勝利油田及中國海油的資助下，李兆敏從理論上解釋了煙道氣“抑制蒸汽冷凝、強化深部換熱”機理，即煙道氣會抑制蒸汽在近井地帶的迅速冷凝，有效提高蒸汽在油層深部的傳熱，擴大蒸汽熱波及體積，這一發現為煙道氣改善注蒸汽開發效果提供了理論基礎，在提高原油采收率、環境保護和節能減排等方面提供了有益的探索和借鑒。

2019年，李兆敏團隊與科瑞集團就“油田注汽鍋爐煙道氣輔助蒸汽吞吐技術”進行課題攻關，團隊對煙道氣捕集系統、煙道氣余熱回收技術和煙道氣除塵、冷干、除水、過濾系統等方面進行了深入研究。歷時280天，李兆敏主持研發的全球首臺1200Nm3/h型35MPa煙道氣回收、處理及注入設備順利下線，設備入選《山東省能源領域重點技術、產品和設備目錄（第一批）》，為煙道氣輔助蒸汽吞吐技術的現場推廣應用提供了關鍵設備。

2020年4月，相關技術在勝利油田林7-平4井順利完成現場試驗。試驗累計注入煙道氣4.14萬方，試驗井日產油由3.9t/d上升到10.8t/d，含水由60.9%下降到45.6%。2020年12月，在勝利油田林7-平3井進行了二次實驗作業，累計注入煙道氣10.8萬方，井次日產油提升了約3倍，標志著我國油田注汽鍋爐煙道氣資源化利用取得實質性進展。而同時，煙道氣捕集增注熱力采油設備，可充分利用鍋爐燃燒過程中排放的大量二氧化碳輔助稠油熱采，實現煙道氣的資源化利用，不僅能改善開發效果，最重要的，還能大幅減少油田稠油生產過程中的溫室氣體排放，對推動稠油的低碳綠色開發和提質增效具有重要意義，為實現“碳中和”的宏偉目標貢獻出一份力量。

“要上山，不要下海”

——一個成功團隊的發展史，必然是一群志同道合者的奮斗史

“石油能源建設對我們國家意義重大，能源的飯碗必須端在自己手里”，這一聲叮囑，力壓千鈞，如春雷、似戰鼓，響在李兆敏的內心深處，給了他無盡的前行動力。

自1988年，李兆敏在中國石油大學（華東）任職以來，30多年時間里他扎根于這片沃土，不僅從事科學研究，還擔負起人才的培養重任。他利用科研反哺教學，在中國石油大學（華東）開設了兩門大學生的選修課，一門是“泡沫理論與采油技術”，一門是“稠油開采理論與技術”，都成為深受學生歡迎的經典課程。

在李兆敏心中，他與學生的關系不僅是師生，還是朋友，更是未來路上讓中國石油資源發展領域研究領跑世界的伙伴。科研從來不是靠單打獨斗實現的，李兆敏非常欣慰，也非常自豪自己擁有一支團結協作、勇于創新的大團隊。他的微信里置頂著一個100多人的群，里面都是他的碩士生和博士生，也都成為他團隊里的中流砥柱。

和自己的恩師沈忠厚院士一樣，李兆敏也非常注重科研成果同油田生產的緊密結合，在他眼中，科研一定要落地，最終轉化為生產力，這才是一個科研工作者的科研意義所在。

“科研不是空中樓閣，不是紙上談兵，而是要通過應用單位、設備單位一系列共同開發，來完成當前發展所需要的科研課題。”李兆敏介紹道，“我們團隊最大的特點，就是和油田企業及服務企業密切結合。有很多科研課題，我們的研究成果第一時間會在現場得到應用。油田應用中發現一些問題，會第一時間再反饋給我們，我們就會了解國際上的發展趨勢，用上一段時間把它修正研發出來，再應用到現場，周而復始，這樣就形成了一個良性循環。”

李兆敏在“北京論壇”活動現場

李兆敏多年來一直注重科研成果轉化與應用，他的團隊與中海油服成立稠油開采聯合實驗室、與山東科瑞集團成立油氣增產聯合研究中心，并與各油田企業開展密切合作，形成了泡沫增產、氣體輔助稠油開采等特色技術，在國內19個油田得以推廣應用，并服務于中亞、中東、非洲、南美、俄羅斯等12個國家和地區。

李兆敏感慨，在油氣田開發工程科學研究和實踐中，不僅要依靠先進的理論和技術，更要依靠人的意志和責任心！30多年前，正值出國和“下海”做生意掙錢的熱潮，這種風氣甚至滲透到了科研隊伍之中。在當時那種背景下，沈忠厚對于弟子們說過一句話：“我們要上山，不要下海。”這里的“上山”，指的是要攀登科研的高峰，帶著團隊攻克技術的難題，解決制約石油發展的那些瓶頸難題，而不是爭名逐利。

這句話讓李兆敏刻骨銘心記了一輩子，“我個人能從事石油工程領域研究，最初是偶然，后來遇到沈院士，卻成為必然，更從最初的一個職業漸漸變成獻身一生的事業了。這么多年做下來，最大的感觸就是這份工作無論是對于國家經濟發展還是人民的生產生活，都有重大的實際需求”。在李兆敏看來，地下千變萬化的油氣也是一道別樣的風景，值得用一輩子的時間去探索和追尋。

作為援疆干部成員，李兆基決心為邊疆的高校發揮更大的作用

正如李兆敏所言，油田是一個大熔爐，同時也是奮斗者實現人生價值的大舞臺。他們這一批跟隨中國石油發展一起成長起來的中堅力量，從以沈忠厚為代表的老一輩油氣井工程專家手里接過技術和精神的接力棒，同時又把我們優良的傳統以及隨著現代社會發展的先進技術一并傳承給下一代的年輕人。

2019年以來，作為第九批、第十批中組部援疆干部，李兆敏來到石河子大學工作，思想上得以升華、作風上得以歷練、能力上得以提升，在工作中得到領導和同志們的一致認可。結合學校新一輪“雙一流”建設，他圍繞能源安全、低碳減排、農林固碳等方面做了很多工作。

能源研究一直是李兆敏的拿手好戲，也是他奮斗終生的目標。來到新疆之后，結合自己分管一流學科建設、科技創新與成果轉化等工作，李兆敏越來越認識到在石河子大學發展能源學科的重要性和緊迫性。為此，在書記、校長的指導下，他倡議成立了兵團能源發展研究院并獲兵團編辦批準為學校內設機構，為兵團高校發展能源學科打下了堅實的基礎。

同時，李兆敏和學校課題組成員積極研究“雙碳”戰略下兵團的發展和對策，參與制定“兵團實現碳達峰碳中和的愿景與路徑”。他還牽頭申報了兵團重點科技攻關課題并通過答辯，獲批七師科技合作計劃，先后組織疆內外高校、企業各自發揮優勢，開展新一代低濃度煙氣捕集關鍵技術，“一方面要端好能源的飯碗，另一方面也要端穩糧食的飯碗”，爭取早日獲得綠色低碳技術應用新突破。

閱報是李兆敏每天的習慣

“作為一名中國人，首先要是堅定的愛國者，然后才是奮斗者、開拓者。”李兆敏的學識和為人得到了同事和同行的一致認可與尊重。他以自己獨特的辦學思想、教育理念，以及教學方法，培養出一批又一批石油領域的工程人才。關于未來，性格樸實的李兆敏說不出太多的豪言壯語和漂亮話，但他堅信用技術說話，用實力說話，拿出實實在在的成果才是科教正道。李兆敏說，在為國“加油”的路上，他將永遠向前走，永遠不止步。

專家簡介

李兆敏，1965年6月出生，中共黨員，工學博士，教授，博士生導師，國務院政府特殊津貼專家。任中國石油大學泡沫流體研究中心主任，中海油田服務股份有限公司—中國石油大學（華東）稠油開發聯合實驗室主任、山東省泡沫流體高效開采油氣工程研究中心主任。

致力于泡沫流體研究及應用、采油工程理論與技術、油氣田開發工程領域的科學研究，長期從事教學、科研及高等教育管理工作，在《石油學報》、《石油勘探與開發》、《石油工程師協會雜志》（SPE Journal）和《燃料》（Fuel）等期刊發表相關論文200余篇，出版中英文專著6部，獲批美國、中國和歐洲發明專利50余項，負責起草石油與天然氣行業標準3項，先后獲得省部級科技獎勵一等獎5項、二等獎4項、三等獎5項，研究成果在國內外油田得以成功應用。