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曹函
个人简介
曹函,女,副教授,硕士生导师。中南大学地质资源与地质工程博士后,中美联合培养博士,美国岩石力学协会(ARMA)会员,美国环境地质与工程地质协会(AEG)会员,Journal of Natural Gas Science and Engineering, Journal of Petroleum Science and Engineering, Tunneling and Underground Space Technology等期刊审稿人,国家自然科学基金、教育部学位与研究生教育发展中心评审专家。中国地质学会页岩气地质专业委员会委员。中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室副主任。


◇ 主要研究方向:非常规能源钻采关键技术及岩石力学控制技术
具体研究兴趣:
非常规能源钻采关键技术
(1)页岩气、煤层气水平井钻进井壁稳定性;
(2)低渗储层钻采过程中储层伤害及保护技术;
(3)新型压裂液体系配方研制;
(4)水力压裂扩缝、携砂提升技术;
(5)新型支撑剂性能及研制。
非常规地质体力学研究
(1)低渗储层水力压裂造缝机理及过程研究;
(2)水力压裂过程裂缝扩展反演及监测技术;
(3)硬脆性页岩储层裂缝形成过程与力学特征。
(4)不同应力条件下低渗储层微观结构演化过程;
(5)流固耦合过程中宏观力学与微观结构响应。
低渗储层水力压裂裂缝演化过程数值模拟
(1)流固耦合过程中低渗储层扩缝过程模拟;
(2)复杂应力条件下宏观变形与微观孔渗演化模拟。


◇ 受教育经历

2002/09-2006/06,中国地质大学(武汉),勘查技术与工程专业,学士。

2006/09-2008/06,中国地质大学(武汉),地质工程专业,硕士。

2008/09-2011/06,中国地质大学(武汉),地质工程专业,博士。

2010/01-2011/02,美国亚利桑那州立大学,埃拉.富尔顿工程学院,联合培养博士。


◇ 工作经历
2011/07—至今,中南大学,地球科学与信息物理学院,地质工程系。


◇ 主讲课程

《弹性力学》、《岩体力学》、《特种钻探技术》、《专业英语》、《断裂力学》、《非常规能源钻采技术》


◇ 承担科研项目

[1] 主持国家自然科学基金(2014-2016)“含煤层气储层物性与压裂液微观特性动态耦合作用机理研究”。
[2] 主持油气藏地质及开发工程国家重点实验室开放基金(2017-2018)。“多尺度下页岩气储层脉冲水力压裂造缝时空效应研究”。(PLN201607)
[3] 主持页岩气资源利用湖南省重点实验室开放基金 (2014-2015)“宏观和微观尺度下页岩气储层物性与压裂液特性动态耦合机理研究”。
[4] 主持岩土钻掘与防护教育部工程研究中心开放研究基金(2011-2012)“钻井液流变性对近井壁水合物地层传热传质特性影响研究”。
[5] 主持校企(湖南省水利水电勘测设计研究总院)合作项目(2019-2020)“厚层全风化花岗岩防渗注浆材料与灌浆机理研究”。
[6] 主持校企(湖南省煤田地质局)合作项目(2013-2014)“湖南省页岩气钻井技术规程”编制。
[7] 参与校企(金川集团公司矿山工程分公司)合作项目(2012-2014)“缓角度绳索取心配套钻进冲洗液研究”。


◇ 专著
[1] 曹函,张绍和,孙平贺等。岩心钻探工艺知识问答,中南大学出版社,2014.08;
[2] 彭振斌,孙平贺,曹函等。复杂地层钻探技术,中南大学出版社,2016.01;
[3] 孙平贺,曹函,张绍和,张可能等著. 非开挖水平定向钻进地表变形规律及防控技术研究,中南大学出版社,2017.10。


◇ 专利技术
[1] 曹函,陈江湛,孙平贺,张绍和.低渗储层可调频脉冲水力压裂改造装置,专利号:ZL 201710355537.3
[2] 曹函,骆中山,孙平贺等.一种适于大尺寸试样三轴加载水力压裂声发射嵌卡式夹具,专利号:ZL201711120205.3
[3] 曹函,倪准林,孙平贺等.低渗储层动态携砂扩缝测试装置。专利号:ZL 201711120289.0
[4] 曹函,彭灿威,孙平贺等.三轴加载脉冲水力压裂裂缝扩展动态监测试验装置,专利号:ZL 201711120190.0
[5] 曹函,王天一,孙平贺等.大尺寸低渗岩样天然孔径与比表面积的测试方法,专利号:ZL 201711179598.5
[6] 曹函,张政,孙平贺等.一种适用于水力压裂的煤岩相似材料及制备方法,专利号:ZL 201711120188.3
[7] 张绍和,曹函,孙平贺等.金属结合剂复杂型面金刚石锯片及其3D打印制作工艺,ZL2015109886900
[8] 张绍和,赵冲全,曹函,郝志斌等.一种囊袋多节捆绑式单管取心钻具,专利号:ZL201320585120.3

◇ 代表论文

[1] Han Cao, Qiang Gao, Gongqin Ye, Haolong Zhu, Pinghe Sun, Experimental investigation on anisotropic characteristics of marine shale in Northwestern Hunan, China, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2020, 81,103421.

[2] Jiangzhan Chen, Xibing Li, Han Cao*, Experimental investigation of the influence of pulsating hydraulic fracturing on pre-existing fractures propagation in coal. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2020, 18, 107040.
[3] Jingjing Wu, Shaohe Zhang, Han Cao*, Experimental investigation of crack dynamic evolution induced by pulsating hydraulic fracturing in coalbed methane reservoir. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2020, 75, 103159.
[4] Jiangzhan Chen, Xibing Li, Han Cao*, Experimental investigation of coal-like materials for hydraulic fracturing based on fluid-solid interaction. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2019, 69, 102928.
[5] Cao, H.; Zhang, Z.; Bao, T.; Sun, P.; Wang, T.; Gao, Q. Experimental Investigation of the Effects of Drilling Fluid Activity on the Hydration Behavior of Shale Reservoirs in Northwestern Hunan, China. Energies, 2019, 12, 3151.
[6] Han Cao, Tianyi Wang, Ting bao, Pinghe Sun. Effective Exploitation Potential of Shale Gas from Lower Cambrian Niutitang Formation, Northwestern Hunan, China. Energies 2018, 11, 3373; doi:10.3390/en11123373.
[7] Chen,Jiangzhan,Cao,Han*,Sun,Pinghe,Wu,Jingjing. Mechanisms of fracture extending in coal rock by pulse hydraulic fracturing under triaxial loading. Rock and Soil Mechanics,2017, 38(4):1023-1031.
[8] Chen, Jiangzhan, Cao, Han*,Sun,Pinghe. Fracability evaluation of shale in the Niutitang formation northwestern Hunan. Earth Science Frontiers,2017, 24(6): 390-398.
[9] 骆中山,曹函,孙平贺,彭灿威,倪准林. 水力压裂脉冲频率对煤岩预制孔密封效果影响[J]. 煤田地质与勘探,2018,46(2): 190-195.
[10] 倪准林,曹函,彭灿威,孙平贺. 压裂液黏度对脉冲频率响应机理试验研究[J]. 长江科学院院报,2018,35(3):139-143.
[11] 吴晶晶,张绍和,曹函*,孙平贺. 湘西北下寒武牛蹄塘组页岩气储层可压裂性评价[J]. 中南大学学报,2018,49(5):1160-1168.
[12] 田明锦,曹函,孙平贺,莫定强. 离子稳定剂 ENI 对湘西北页岩气储层护壁机理的初探[J]. 煤田地质与勘探,2018,46(3):168-173.
[13] 田明锦,曹函,孙平贺,张绍和. 湘西北页岩气储层钻井液抑制性试验研究[J]. 科技通报,2018,34(5):23-28.
[14] 韩 博,鲁光银,曹函*,等. 基于图像处理技术的聚合物水基钻井液微观结构分形研究[J]. 地质科技情报. 2018,37(2):221-228.


◇ 通讯地址:湖南省长沙市岳麓区中南大学本部地学楼100室,410083 Email:hancao@csu.edu.cn 电话:(086)133-1956-9196

教育经历
2002/09-2006/06,中国地质大学(武汉),勘查技术与工程专业,学士。

2006/09-2008/06,中国地质大学(武汉),地质工程专业,硕士。

2008/09-2011/06,中国地质大学(武汉),地质工程专业,博士。

2010/01-2011/02,美国亚利桑那州立大学,埃拉.富尔顿工程学院,联合培养博士。
工作经历
2011/07—至今,中南大学,地球科学与信息物理学院,地质工程系。
社会兼职
美国岩石力学协会(ARMA)会员,美国环境地质与工程地质协会(AEG)会员,Journal of Natural Gas Science and Engineering, Journal of Petroleum Science and Engineering, Tunneling and Underground Space Technology等期刊审稿人,国家自然科学基金、教育部学位与研究生教育发展中心评审专家。中国地质学会页岩气地质专业委员会委员。中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室副主任。
科研方向
◇ 主要研究方向:非常规能源钻采关键技术及岩石力学控制技术
具体研究兴趣:
非常规能源钻采关键技术
(1)页岩气、煤层气水平井钻进井壁稳定性;
(2)低渗储层钻采过程中储层伤害及保护技术;
(3)新型压裂液体系配方研制;
(4)水力压裂扩缝、携砂提升技术;
(5)新型支撑剂性能及研制。
非常规地质体力学研究
(1)低渗储层水力压裂造缝机理及过程研究;
(2)水力压裂过程裂缝扩展反演及监测技术;
(3)硬脆性页岩储层裂缝形成过程与力学特征。
(4)不同应力条件下低渗储层微观结构演化过程;
(5)流固耦合过程中宏观力学与微观结构响应。
低渗储层水力压裂裂缝演化过程数值模拟
(1)流固耦合过程中低渗储层扩缝过程模拟;
(2)复杂应力条件下宏观变形与微观孔渗演化模拟。
讲授课程
《弹性力学》、《岩体力学》、《特种钻探技术》、《专业英语》、《断裂力学》、《非常规能源钻采技术》
学术成果
◇ 专著
[1] 曹函,张绍和,孙平贺等。岩心钻探工艺知识问答,中南大学出版社,2014.08
[2] 彭振斌,孙平贺,曹函等。复杂地层钻探技术,中南大学出版社,2016.01
[3] 孙平贺,曹函,张绍和,张可能等著. 非开挖水平定向钻进地表变形规律及防控技术研究,中南大学出版社,2017.10


◇ 专利技术
[1] 曹函,陈江湛,孙平贺,张绍和.低渗储层可调频脉冲水力压裂改造装置,专利号:ZL 201710355537.3
[2] 曹函,骆中山,孙平贺等.一种适于大尺寸试样三轴加载水力压裂声发射嵌卡式夹具,专利号:ZL201711120205.3
[3] 曹函,倪准林,孙平贺等.低渗储层动态携砂扩缝测试装置。专利号:ZL 201711120289.0
[4] 曹函,彭灿威,孙平贺等.三轴加载脉冲水力压裂裂缝扩展动态监测试验装置,专利号:ZL 201711120190.0
[5] 曹函,王天一,孙平贺等.大尺寸低渗岩样天然孔径与比表面积的测试方法,专利号:ZL 201711179598.5
[6] 曹函,张政,孙平贺等.一种适用于水力压裂的煤岩相似材料及制备方法,专利号:ZL 201711120188.3
[7] 张绍和,曹函,孙平贺等.金属结合剂复杂型面金刚石锯片及其3D打印制作工艺,ZL2015109886900
[8] 张绍和,赵冲全,曹函,郝志斌等.一种囊袋多节捆绑式单管取心钻具,专利号:ZL201320585120.3


◇ 代表论文
[1] Han Cao, Qiang Gao, Gongqin Ye, Haolong Zhu, Pinghe Sun, Experimental investigation on anisotropic characteristics of marine shale in Northwestern Hunan, China, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2020, 81,103421.
[2] Jiangzhan Chen, Xibing Li, Han Cao*, Experimental investigation of the influence of pulsating hydraulic fracturing on pre-existing fractures propagation in coal. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2020, 18, 107040.
[3] Jingjing Wu, Shaohe Zhang, Han Cao*, Experimental investigation of crack dynamic evolution induced by pulsating hydraulic fracturing in coalbed methane reservoir. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2020, 75, 103159.
[4] Jiangzhan Chen, Xibing Li, Han Cao*, Experimental investigation of coal-like materials for hydraulic fracturing based on fluid-solid interaction. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2019, 69, 102928.
[5] Cao, H.; Zhang, Z.; Bao, T.; Sun, P.; Wang, T.; Gao, Q. Experimental Investigation of the Effects of Drilling Fluid Activity on the Hydration Behavior of Shale Reservoirs in Northwestern Hunan, China. Energies, 2019, 12, 3151.
[6] Han Cao, Tianyi Wang, Ting bao, Pinghe Sun. Effective Exploitation Potential of Shale Gas from Lower Cambrian Niutitang Formation, Northwestern Hunan, China. Energies 2018, 11, 3373; doi:10.3390/en11123373.
[7] Chen,Jiangzhan,Cao,Han*,Sun,Pinghe,Wu,Jingjing. Mechanisms of fracture extending in coal rock by pulse hydraulic fracturing under triaxial loading. Rock and Soil Mechanics,2017, 38(4):1023-1031.
[8] Chen, Jiangzhan, Cao, Han*,Sun,Pinghe. Fracability evaluation of shale in the Niutitang formation northwestern Hunan. Earth Science Frontiers,2017, 24(6): 390-398.
[9] Pinghe Sun, Mingjin Tian, Han Cao*,Leixing Niu, Shaohe Zhang. Study on ENI on Preventing Drilling Fluid Overflowing in HDD,Tunneling and Underground Space Technology, 2018, 77:94-102.
[10] Pinghe Sun, Junyi Zhu, Bingkui Zhao, Xinxin Zhang, Han Cao*. Study on the Mechanism of Ionic Stabilizers on Shale Gas Reservoir Mechanics in Northwestern Hunan, Energies 2019, 12(12), 2453.
[11] Jingjing Wu, Shaohe Zhang, Han Cao*, Pinghe Sun. Fracability evaluation of shale gas reservoir-A case study in the Lower Cambrian Niutitang formation, northwestern Hunan, China,Journal of Petroleum Science and Engineering, 2018,16:675-684.

[12] Jingjing Wu, Shaohe Zhang, Han Cao*. Experiments to evaluate swelling inhibition of coal with high salinity by Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate concentration, International Journal of Earth Science and Engineering, 2017.04.
[13 ]Bo Han, Guang-yin Lu, Han Cao*,Ling Zhang. Fractal features of the microstructure of the drilling fluid used into the hydrate-bearing sediments under the shearing action [J]. Environmental Earth Sciences. 2017, 76: 468. DOI 10.1007/s12665-017-6798-z。
[14] Han Cao, Pinghe Sun, Xiaoming Wu. Analysis of Influence Factors on Borehole Path Control Associated with Horizontal Directional Drilling. American Society of Civil Engineers. 2013.4.
[15] Han Cao, Ting Bao, Pinghe Sun. Research on Effect of Response of Plastic Zone on Well Stability during Drilling in Natural Gas Hydrate Bearing Sediments. Science Press, 2012.6.
[16] Han Cao, Samuel T. Ariaratnam, Jason S. Lueke. A Parametric Study of Underground Utility Infrastructure in China, American Society of Civil Engineers. 2011.12.
[17] Pinghe Sun, Han Cao. Ground Surface Movement Simulation in HDD base on Soil Parameters, American Society of Civil Engineers, 2013.4.
[18] Sun, Pinghe,Cao, Han*,Zhang, Shaohe. Study on the Seepage Characteristic of Drilling Fluid in Sandy Stratum by HDD. ASCE,2013: 492-504.
[19] 骆中山,曹函,孙平贺,彭灿威,倪准林. 水力压裂脉冲频率对煤岩预制孔密封效果影响[J]. 煤田地质与勘探,2018,46(2): 190-195.
[20] 倪准林,曹函,彭灿威,孙平贺. 压裂液黏度对脉冲频率响应机理试验研究[J]. 长江科学院院报,2018,35(3):139-143.
[21] 吴晶晶,张绍和,曹函*,孙平贺. 湘西北下寒武牛蹄塘组页岩气储层可压裂性评价[J]. 中南大学学报,2018,49(5):1160-1168.
[22]田明锦,曹函,孙平贺,莫定强. 离子稳定剂 ENI 对湘西北页岩气储层护壁机理的初探[J]. 煤田地质与勘探,2018,46(3):168-173.
[23] 田明锦,曹函,孙平贺,张绍和. 湘西北页岩气储层钻井液抑制性试验研究[J]. 科技通报,2018,34(5):23-28.
[24] 韩 博,鲁光银,曹函*,等. 基于图像处理技术的聚合物水基钻井液微观结构分形研究[J]. 地质科技情报. 2018,37(2):221-228.
[25] 曹函,张绍和,孙平贺,隆威,刘铁雄,舒彪. 地质工程专业创新人才培养[J]. 中国冶金教育,2018,(2):89-89+93.
[26] 吴晶晶,张绍和,孙平贺,曹函,陈江湛. 煤岩脉动水力压裂过程中声发射特征的试验研究[J]. 中南大学学报,2017,07: 1866-1874.
[27] 田明锦,曹函,牛磊星,孙平贺. 离子固结剂ENI对HDD护壁初步研究[J]. 非开挖技术,2017,2: 16-19.
[28] 骆中山,曹函,孙平贺,刘能文,张绍和. 基于数值计算的硬质合金切削齿与典型岩石力学耦合研究[J]. 探矿工程(岩土钻掘工程),2017: 346-351.
[29] 田明锦,曹函,牛磊星,孙平贺. 离子固结剂ENI对HDD护壁初步研究[J]. 非开挖技术,2017,2: 16-19.
[30] 田明锦,曹函,孙平贺,张绍和,关蕾蕾,牛磊星. DCRP技术在管道回填区路面沉降监测中的应用研究[J]. 非开挖技术,2016,2: 1-5.
[31] 彭灿威,曹函,冯科玮,陈江湛. 不同浓度、pH值SDBS压裂液对页岩储层特性影响研究[J]. 探矿工程(岩土钻掘工程),2016,10: 188-192.
[32] 冯科玮,曹函等。pH值对适于页岩气储层的SDBS压裂液性能的影响研究[J],探矿工程,2015.
[33] 吕秋香,曹函等。页岩气储层低阻高抑制性携砂液添加剂的优选[J],西部探矿, 2015.




学术奖励
[1] 有色金属协会科技进步一等奖,缓角度绳索取心钻探钻具及工艺研究,2015
[2] 广东省土木建筑学会科学技术二等奖,2015
[3] 中国施工企业管理协会科学技术一等奖,2014
[4] ASCE ICPTT最佳论文奖,2013
[5] 中南大学创新创业项目优秀指导教师,2017 .