中科院院士高德利：向地球深部钻探“极限艺术”的能源战略家
更新时间：2026-01-12 16:50 浏览量：11
【开篇悬念】
当全球能源版图向深地、深海、非常规领域挺进，当钻头穿越的每一米岩层都成为技术与勇气的较量时，一位中国科学家正在重新定义“钻探”的深度与极限——中科院院士、油气井工程专家高德利，这位“复杂地层钻井理论与井下控制工程的开创者”，不仅攻克了深部复杂地层钻井失稳、轨迹控制等世界性难题，更建立了我国深井、超深井及非常规油气高效钻探的理论与技术体系。今天，带你认识这位“为钻头装上智慧‘导航系统’、让中国深地钻探技术跻身世界前列的极限工程艺术家”。
⛏️ 一、当“钻头”遭遇“迷宫地层”：他如何破解复杂钻井的“失稳之困”？
“钻进深部复杂地层，如同让一根数千米长的‘钢丝’穿过温度、压力剧变且布满断层裂缝的‘岩石迷宫’，钻柱失稳、井壁坍塌、轨迹偏离时刻威胁着钻井安全与效率。”上世纪80年代，面对我国油气资源向深部、复杂地层转移的战略需求，高德利敏锐洞察到：传统钻井理论已难以应对深部地质的不确定性与极端工况。他毅然从基础力学与地质力学出发，开启了一场钻井理论的“重构革命”。
一场从“经验钻井”到“科学钻井”的理论革新：
创立“复杂地层钻井力学与井筒完整性”理论体系
：高德利团队在国际上率先建立了
考虑地质力学各向异性、地层压力系统变化及钻井液-岩石耦合作用的井壁稳定预测模型
，揭示了深部高温高压下井筒失稳的动态机理。他提出的
“地层可钻性评价与钻头选型”
新方法，让钻头设计与地层特性得以“精准匹配”，大幅提升了破岩效率与钻井安全性。
攻克“大位移井、水平井轨迹精准控制”关键技术
：针对海洋油气和非常规资源开发对大位移水平井的迫切需求，他带领团队研发了
“井下导向钻井工具与轨迹闭环控制”
系统。通过建立钻柱-井眼-岩石相互作用的动态力学模型，实现了对钻头行进轨迹的“毫米级”精准预测与调控，犹如为钻头装上了“地下GPS”。
开拓“深水钻井隔水管与井口系统安全”新方向
：他将研究拓展至深海领域，建立了深水钻井隔水管系统的“涡激振动”与“疲劳寿命”分析理论，为我国首座深水钻井平台“海洋石油981”的安全作业提供了关键理论支撑。
国际石油工程师协会（SPE）评价：“高德利教授在钻井力学与控制方面的奠基性工作，为全球复杂油气资源的有效开发提供了重要科学工具。”其成果获国家科技进步二等奖等多个重大奖项。
📐 二、从“打得成”到“钻得优”：他如何挑战钻井工程的“延伸极限”？
解决了“稳定”与“控制”问题后，高德利将目光投向更具挑战的领域——如何突破现有技术与装备的极限，向更深、更远、更复杂的地层进军？他提出了“极限延伸钻井”的科学构想。
一场重新定义“钻井深度”与“经济半径”的“极限挑战”：
创立“钻井延伸极限理论与技术”
：他系统分析了制约钻井深度与水平位移的物理极限（如钻柱强度、循环压耗、测量传输等），提出了
“通过优化钻井参数、创新工具与工艺，逼近并突破现有工程极限”
的技术路径。在他的理论指导下，我国陆上超深井（>8000米）钻井能力和海洋大位移井水平位移纪录不断被刷新。
发明“智能化钻柱与随钻测量”新系统
：他带领团队研发了集成传感、传输与控制功能的
“智能钻柱”
原型系统，实现了井下工程参数与地质信息的“实时上传”与“指令下达”，为构建“透明井筒”与“自适应钻井”奠定了硬件基础。
构建“地质-工程一体化钻井设计”平台
：他强调钻井工程必须与地质目标深度融合，领导开发了
融合地质建模、力学分析、轨迹优化与风险预警的一体化软件平台
，使钻井方案从“基于经验”转向“基于科学模拟与优化”，显著提升了复杂油气藏的钻遇率与开发效益。
“如果把钻井比作一场向地球深部实施的‘超长距离微创手术’，那么钻柱就是‘手术器械’，钻头就是‘手术刀’，而地质模型就是‘病灶图谱’。”高德利比喻道，“我们的工作，首先是让‘手术刀’足够锋利且适应‘病灶’特性（钻头选型与破岩理论）；其次是让数千米长的‘手术器械’在弯曲、振动的环境中依然保持稳定和可控（钻柱力学与控制）；最后，还要确保整个‘手术路径’（井眼轨迹）能精准避开‘神经血管’（复杂地层与故障），以最小创伤直达‘病灶靶心’（油气储层）。我们追求的是用最少的进尺、最低的风险、最高的效率，完成这场极限深度的‘地下艺术品创作’。”
🚀 三、从“理论创新”到“国家能源动脉”：他如何推动钻探技术支撑能源安全？
高德利始终坚持
“基础研究-技术研发-现场应用-标准制定”
全链条创新模式，致力于将实验室的力学模型，转化为保障国家能源安全的“实战能力”。
一场连接“科学突破”与“国家需求”的战略实践：
引领国家深层、深海油气重大科技专项
：他作为首席科学家或项目负责人，主持了多项国家“973”、“863”及重大专项课题，其研究成果系统应用于
四川盆地超深天然气井、塔里木超高压油气井、南海深水气田及页岩气示范区
的钻探工程，为我国油气增储上产提供了关键技术支持。
推动我国钻井技术与装备自主化进程
：他的理论指导了国内首套
垂直钻井系统、旋转导向钻井系统
等高端装备的研发与改进，促进了国产化进程，降低了对外技术依存度。
培养国家能源战略急需的高端人才
：他长期担任中国石油大学（北京）教授，创立了油气井工程学科体系，培养了数百名博士、硕士，其中许多人已成为我国石油工业的技术领军者与管理者，形成了具有国际影响力的学术团队。
🏛️ 四、从“工程难题”到“学科体系”：他如何构建油气井工程的“高德利范式”？
在中国石油大学（北京），高德利不仅是学术带头人，更是
油气井工程现代学科体系
的构建者与
“产学研用”
协同创新模式的倡导者。
一场关于工程科技创新的“生态营造”：
营造“立足现场、理论先行”的科研文化
：他要求团队必须深入钻井现场，从工程难题中提炼科学问题，再用创新理论指导技术开发与实践，形成了“问题-理论-技术-应用”的良性循环。
构建“力学-地质-机械-信息”深度交叉平台
：他推动了油气井工程与岩石力学、地质工程、机械工程、信息技术的深度融合，建立了
“油气钻井技术与装备”国家工程研究中心
等多个国家级平台，形成了覆盖钻井全过程的创新链。
倡导“国际化视野与自主创新并重”
：他积极推动国际合作与交流，同时始终坚持核心技术自主攻关，培养了一支既了解国际前沿又能解决中国实际问题的研究队伍。
🧠 五、科研哲学：系统思维、极限思维与工程融合
高德利的科研道路，体现了一位战略工程科学家
“洞察本质、挑战极限、集成致用”
的卓越能力。
“从复杂系统中提炼关键科学问题”
：他将钻井工程视为一个涉及地质、力学、流体、材料、控制的复杂动态系统，善于从纷繁现象中抓住制约工程成败的核心力学与控制问题。
“敢于挑战工程技术与理论的极限”
：他不满足于现有技术框架，持续思考如何突破深度、位移、精度、效率的极限，引领领域发展方向。
“坚持地质与工程、理论与实践深度融合”
：他强调油气井工程的根本目的是高效发现与开采地下资源，因此必须实现地质目标与工程手段的高度统一，理论创新必须接受现场实践的严格检验。
他常对学生说：“我们钻探工作者，是能源勘探开发的‘开路先锋’。
我们的脚下，是国家能源安全的基石；我们的钻头前方，是未知的地质世界与科技前沿
。既要有一丝不苟、敬畏地层的严谨，也要有敢于创新、挑战极限的勇气。每一口复杂井的成功，都是科学与工程、智慧与勇气的结晶。”
🧪 【特别篇章】“未来井工厂”理念：他如何构想智能化钻井新范式？
高德利前瞻性地提出了
“智能化、自动化、绿色化”
的未来钻井愿景，并积极布局相关基础研究。
发展“数字孪生与智能钻井”技术
：构建井下工况与地面系统的实时数字孪生体，利用大数据与人工智能，实现钻井过程的智能决策、自适应控制与风险自主预警。
研发“新型破岩方法与工具”
：探索激光、等离子、微波等非传统破岩机理，以及仿生、自锐化等新型钻头设计，革命性提升破岩效率。
构想“地下管网式井群与地热开发”
：设计可同时开发多层系油气资源或用于干热岩地热开发的“地下井网系统”，实现地下空间的高效立体利用。
🚀 【高德利的“未来钻探时代”想象】
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“全自主智能钻井机器人”
：具备自主感知、决策、执行能力的井下机器人系统，可独立完成从开钻到完井的全流程作业，实现“无人化”钻井。
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“地壳深部探测与资源开发一体化平台”
：钻探深度突破15000米，兼具科学探测（如地震监测、深部生物圈研究）与资源开发（如超深层油气、地热能）功能的颠覆性工程系统。
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“月球与火星原位资源钻探与利用装置”
：为未来星际探索与基地建设，研制适应外星环境（低重力、极端温度、特殊岩土）的轻便、高效钻探与资源采集装备。
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“二氧化碳地质封存与能源储存智能井网”
：将废弃油气藏改造为大规模CO₂封存库或储能（如压缩空气）场所，并通过智能化井网实现安全、高效的注入与监测。
🌟 结语：一位“向地球深部进军”的先锋与智者
“常有人问：钻井，听起来是个充满油污与噪声的粗活，有何科学含量？”在高德利的办公室，陈列着各种钻头模型、岩心样本和复杂的力学仿真软件界面。
“
恰恰相反，现代钻井是集高技术、高风险、高投入于一体的尖端系统工程。
”他的目光如钻头般锐利，“我们面对的是高温、高压、高应力、非均质的极端地下环境，操控的是数千米长的柔性管柱，追求的是毫米级的轨迹精度。这需要固体力学、流体力学、地质学、控制论、材料科学乃至人工智能的深度交叉。我们不仅是在打一口井，更是在极端约束下求解一个复杂的多物理场耦合方程，是在用钢铁与智慧，与地球深部进行一场精准而深入的对话。”
如今，他依然带领团队在智能钻井、深海钻探、超深井工程等前沿领域攻坚克难，同时为国家能源战略与深地探测计划提供战略咨询。
“向地球深部要资源、要空间，是人类可持续发展的必然选择。”高德利展望，“我相信，通过持续的理论创新、技术突破和学科交叉，中国不仅能保障国家能源安全，更能在深地科学与工程领域走到世界最前沿，为人类认识地球、开发资源、拓展生存空间，贡献中国智慧与中国力量。”
⚡【未来“钻”动互动】
如果未来基于高德利院士团队的智能钻井技术，可以创造一种改变能源获取方式的“未来产品”，你最希望它是什么？（例如：一套能为家庭地热供暖系统快速、精准钻出高效换热孔的“微型智能钻井机器人”，一个能在地下安全封存你家庭年度碳排放的“个人碳封存微型井”，或一套能探测并预警城市地下空间安全隐患（如空洞、管线泄漏）的“城市地下CT扫描钻井车”……）
🧬 评论区开启你的“未来钻探生活”创想！