2009年,金旭毅然选择加入国内顶尖油气科研机构—中国石油勘探开发研究院,踏上油气工程关键材料、非常规油气地质学研究工作的创新征程。

金旭,1982年出生,吉林人,材料物理与化学专业工学博士,中共党员,高级工程师,硕士导师,现任中国石油勘探开发研究院新能源研究中心副主任;担任国际石油工程师协会评奖委员会和技术委员会委员、国际石油技术大会青年论坛主席、中国微米纳米技术协会理事等学术职务;曾荣获孙越崎青年科技奖、《科学中国人》年度人物奖、优秀青年能源科技工作者、SPE杰出青年贡献奖和年度最佳论文奖、国家教育部自然科学一等奖等荣誉。

 

披怀虚己、移樽就教,“石油门外汉”的快速融入

随着油气勘探开发面临的挑战日益严峻,多学科交叉融合、多专业协同创新成为推动油气勘探开发技术发展的必然趋势,也为未来油气行业的创新发展提供更多可能性。全球各大石油公司招募研发人员时已不再局限于传统石油专业技术人才。中国石油勘探开发研究院作为中国石油天然气集团有限公司上游唯一的综合性研究机构,为强化多学科交叉技术创新,推动公司和行业的科技长远发展,也开始注重招募国内外知名院校毕业的物理、化学、材料等基础学科专业人员,从不同角度参与研究,碰撞思维、激发创新。金旭就是在此背景下“应招入伍”的高端海归科研人才。

金旭本科毕业于北京大学化学与分子工程学院,2006年赴加拿大滑铁卢大学理学院继续深造,主要围绕碳纳米管设计制备与改性应用开展科学研究。在加拿大期间偶然的一次机会,他聆听了中国工程院院士王玉普关于中国油气工业发展历程和未来趋势的交流报告。他从回顾大庆油田对我国工业发展的巨大贡献,悉数科技攻关对油气产业发展的推动作用,到寄语滑铁卢大学的莘莘学子,特别是鼓励留学生要用自己所学解决中国老油田提高采收率难题,实现中国油气勘探开发新突破。短短二十分钟的报告给当时埋头于书本和文献中的金旭极大震撼,让他深刻感受到了科学技术驱动社会发展的宝贵价值。王玉普关于共同保障国家能源安全的使命感也深深感染了金旭,激发他认真思考毕业后从事工作方向的问题,投身能源行业的火苗在他心中悄悄燃起。

2009年,金旭毅然选择加入国内顶尖油气科研机构—中国石油勘探开发研究院,踏上油气工程关键材料、非常规油气地质学研究工作的创新征程。

加入勘探院后,金旭被分配到采油采气装备研究所,主要从事井下采油工具与关键材料的设计与开发。挑战随之而来,对于石油行业,刚刚走出象牙塔的金旭是个彻头彻尾的“门外汉”,与石油既没有直接的物理接触也没有形成紧密的化学键,甚至连基本的石油词汇都知之甚少,参加会议和讨论时很难用共同语言沟通专业问题。金旭虽具有良好的多学科交叉教育背景和扎实的物理化学基础,但石油行业本身就包含着宽泛广博的诸多专业,因此找到准确切入点和研究方向是难上加难。

入职后3个月,金旭都在这种挫败感和不安感中度过。一次,他在去油田出差的路上看到一篇文章,其中一句话使他茅塞顿开:好问之人只做了五分钟愚人,而耻于发问之人将终为愚人。从那以后,金旭便找到了入门的钥匙——不耻下问。第一个被金旭“缠”上的就是他的室主任郑立臣博士。郑博士是个不折不够的工作狂,每天都沉浸于各类图纸、数据和汇报材料中,白天基本没有任何一刻空闲,在家吃完晚饭后还要返回办公室继续工作。为了“抢”到郑博士的时间,金旭每天下班后一边自学专业知识,一边等郑博士完成工作,通常都是9点后才能等到与他的畅谈时机。高频的发问、深入的沟通帮助金旭很快形成了石油思维,熟练于用专业的语言来表达自己的看法和见解,这样的良性循环使金旭的学习效率大幅提高,也能更快地了解到油田的实际需求,快速融入了石油“朋友圈“。

2012年,随着北美页岩油气革命的爆发,主要储集在微纳米孔隙中的非常规油气成为业界研究热点,金旭因从事纳米实验技术开发被调入石油地质实验研究中心,新的挑战也再次随之而来。为此,他主动奔赴油田现场学习交流、积极聆听高端专家讲座,这也成为了他迅速掌握国内外石油行业最新技术动态,捕捉一切可能了解生产现实难题与科研创新切入点的秘诀。他在参加美国工程院院士、斯坦福大学Amos Nur教授关于“美国页岩气勘探开发进展与启示”的报告交流会时,受到极大启发,结合页岩层难以准确定量评价的现实难题,迅速梳理出岩石信息数字化和纳米岩心物理模拟这两个现实可行的创新点。

以此为契机,2012年7月金旭牵头组建了中国石油首个纳米油气研究团队,立足实验室开展基础应用和实验技术创新研究,专注于将微纳米材料与技术应用于能源工程领域。至此,金旭从最初的石油“门外汉”迅速成长为将新兴纳米科学融入传统地质科学、开展多学科交叉研究的创新人物之一,成为我国油气上游领域青年工程师中的佼佼者。

 

顿学累功、倍道而进,纳米技术“跨界”油气勘探

随着全球能源需求持续增长,常规油气与非常规油气协同发展已成为必然选择。我国原油对外依存度逐年攀升,保障能源安全压力越来越大。非常规油气储量丰富,是在常规油气勘探开发难度与日俱增的情况下,必须攻克的难题。与常规油气相比,页岩油气等非常规资源主要赋存于强非均质微纳米储集空间,传统分析技术难以观测页岩微观结构特征,想做到准确数值计算和参数提取更是难上加难。

千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。针对非常规油气资源主要赋存在纳米级储集空间的特殊性,他充分借鉴材料科学的微观表征方法,开发纳米级表征与模拟系列实验技术,建立多尺度数字岩石综合评价平台,将岩心表征分辨率从传统的厘米尺度跨越7个数量级下探到亚纳米尺度,全景多角度探视并量化评价油气赋存状态、油水定量分布、储层三维结构等,理清储层非均质性、孔隙有效连通性、流体微观流动规律、剩余油分布机制,相当于地质家们装上了“透视镜”和“放大镜”,让隐匿于地下纳米孔的非常规油气资源“无所遁形”。

数字岩心领域的成功突破让金旭对破解更多的非常规油气地质工程难题产生了更强烈的兴趣与热情。在一次项目交流会中,长庆油田专家提到页岩油存在的孔隙主要集中在20nm-500nm,由于强非均质性和孔隙狭小的原因,其资源量的计算方法还比较笼统,充注下限与常规原油有何区别、到底是孔径阈值是多少都很难确定。金旭马上来了灵感:“既然是纳米级孔隙是否能用纳米材料解决问题呢?”

针对页岩油是否存在充注孔径下限的科学问题,金旭探索了多种不同基质微纳多孔材料可控制备和润湿性调控方法,获得逼近真实页岩物性的标准人造岩心,通过示踪实验和物理模拟,提出页岩油充注下限为20nm和可自由运移下限为200nm,准确判断页岩储层储油能力,突破经典油气储层理论孔喉下限,为地质储量及经济可采储量准确测算提供依据,证实页岩油可以成为我国重要勘探接替领域,对全球页岩系统资源潜力准确计算也有重要科学价值。

而他编制的非常规储层多尺度综合表征技术手册,更是为鄂尔多斯致密油储层规模和甜点区预测、四川页岩气纹层贡献评价、塔里木深层孔缝配置关系判识及吉木萨尔页岩油非均质性评价与开发方式选择提供技术支撑。金旭还多次作为青年论坛主席和分会主席在国际石油技术大会等知名国际行业盛会上宣讲和交流成果,得到国际同行的充分肯定,获得了国际石油工程师协会年度最佳论文和杰出青年贡献奖,扩大了国际学术影响力,也充分展现了中国石油青年工程师的卓越风采。

 

敢用当先、戮力同心,微纳材料助力能源转型

全球气候问题致使能源向绿色低碳转型的诉求持续攀升, 各国纷纷宣誓碳中和远景目标,国际大油气公司转型步伐加快。中国石油正致力打造世界一流综合性国际能源公司,面临着能源战略转型和绿色发展的双重压力,正积极探索向低碳环保能源转型的生产模式和发展理念,迫切需要开展新能源关键材料与技术的超前储备研究。

金旭在从事非常规油气地质实验技术攻关的同时,时刻关注微纳材料与技术的最新进展以及能源领域应用前景,阅读了大量文献和一手资料,也利用个人时间对高效吸油微球、仿生防腐涂层、3D打印人造岩心等工程材料前沿领域开展兴趣探索研究。  

2015年,他便清醒地意识到能源转型发展大势,新能源是重要的转型方向,尽早研究、尽早储备、尽早突破,才能为公司转型发展赢得先机。2016年伊始,金旭主动请缨,带头组建多学科攻关团队,“拿下”了中国石油第一个绿氢制备和储能新材料领域的科研项目,针对电化学高效储能与可再生能源制氢关键材料与技术展开科研攻关。他重新拾起纳米材料制备修饰的“老本行”,充分利用专业优势和科研经验,很快便确定了“充分发挥纳米尺度特殊效应、有效利用微米尺度协同效应”的研究思路和技术路线。找对了正确的研究方向,瞄准了正确的路线,很快团队便取得了喜人的突破。他们自主开发出1分钟内充放电时仍保持接近理论容量的钛酸锂负极材料和当时光催化制氢效率最高的单晶二氧化钛光解水制氢材料,为中国石油搭建首个新能源材料制备与性能评价,为探索油气工业与新能源协同融合发展储备技术与人才。

2020年,金旭出任勘探院新能源研究中心副主任,更加注重科研成果转化与产业应用。他迅速调整科研重心,将攻关重点调整为规模能源存储与转化、光伏电解水制氢与固体氧化物燃料电池的关键材料制备与系统集成开发上,立志为中石油战略转型和绿色发展贡献智慧和力量。

独学而无友、则孤陋而寡闻。金旭深刻意识到新能源这种涉及众多学科知识的全新领域,其攻关与突破更多取决于团队的集体智慧和联合协作,他倡导工作中通过头脑风暴辩论式的科研交流,积极引导团队成员学习不熟悉的知识领域,鼓励团队的讨论和质疑常态化,在争论与沟通中加强对不同学科的认知,构建有效的纠偏机制。工作之外,他经常带领团队成员一起进行户外活动,在各项活动中增进对彼此性格和难处的了解,建立更加深厚的情感和友谊基础。他经常自豪地说:“对于团队中每一个人,工作中的能力优势我了解,生活中的困惑难处我更清楚。”人在一起叫聚会,心在一起才叫团队。这样的团队文化不仅充分激发每位成员的工作热情,也有了更多的互相包容和理解,建立起“和而不同,紧而不乱”的高效互信科研团队,营造了“彼此欣赏、八音迭鸣”的合作氛围和科研环境。

 

十年来,金旭一直秉承中国科学院院士、博士导师江雷的教诲和告诫:“想获得成功最忌讳忽视时间成本地朝秦暮楚,一辈子能踏踏实实地把一件事做好就是难得的成就”。这名石油“门外汉”,认准了纳米技术开发与能源工业应用结合的科研攻关之路,秉承科技创新利剑,一路“打怪升级”成长为优秀的青年工程师。

态度决定命运,行动决定未来。从传统油气勘探到新兴纳米技术、从石油工业可持续发展到新能源科技革命突破,需要每一位科研工作者贡献自己的力量。作为其中的一分子,金旭深知这条路任重而道远,他经常挂在嘴边的一句话是:“生命只有一次,没有不老的时光,能折腾的时候千万不能让自己闲着”。他的确是这样要求和激励自己的,十年来很少有不加班的夜晚,时刻准备着为人生中可能存在的“活性位点”修饰上最强大的“功能基团”的机会。金旭一直在用行动证明,他将坚守选择回国加入中石油时的激情与梦想,始终保持着对科研创新工作的渴望和热情,以“支撑当前业务、引领未来发展”为己任,努力为油气工业可持续发展和能源科技创新作出更大的贡献。