李刚，男，博士生导师。Email: ligang@ms.giec.ac.cn。电话：13826010105。
出生于1981年7月27日，中国科学院广州能源研究所研究员，研究室副主任。国家高层次人才特殊支持计划青年拔尖人才。获2018年度国家技术发明奖二等奖（第二完成人）：“深海天然气水合物三维综合试验开采系统研制及应用”。获2019年度广东省自然科学奖一等奖（第二完成人）：“天然气水合物分解机理及调控方法研究”。获2013年度广东省科学技术奖（技术发明类）一等奖（第四完成人）：“天然气水合物开采三维综合模拟技术系统”。获2010年度广东省科学技术奖（自然科学类）二等奖（第五完成人）：“气体水合物及其前驱体溶液体系的热力学和动力学研究”。获2014年中国科学院“卓越青年科学家”称号。入选2015年“广东特支计划”科技创新青年拔尖人才。2015年获中国科学院王宽诚人才奖“卢嘉锡青年人才奖”。 2013年入选中科院青年创新促进会。攻读博士学位期间获2011年中科院院长特别奖(中国科学院研究生最高奖项)，获2012年中科院优秀博士学位论文。近3年发表第一作者SCI论文6篇。
主持国家自然科学基金青年基金1项、面上项目2项，国家973子课题1项，中国科学院前沿科学重点研究项目1项，中国科学院“卓越青年科学家”项目1项，广东省海洋经济发展（海洋六大产业)专项资金项目1项、课题1项，广东省自然科学基金项目1项等。
当前国际商业软件通常采用传统的显式或半隐式求解方法，普遍存在收敛性欠佳、时间步长不合理、长周期计算结果偏差较大等问题。因此，开发了具有完全自主知识产权的数值计算软件“全隐式水合物模拟器”，有效解决了含天然气水合物传热-渗流-相变这一强耦合和非线性等问题，打破当前我国在天然气水合物研究领域主要依赖国外商业软件的局限，填补了国内在天然气水合物数值模拟领域的空白。该软件从最基本的质量和能量守恒方程出发，针对水合物体系中甲烷、水和水合物三组份，建立以压力、温度、气相饱和度和水合物饱和度为主变量的强非线性方程组，包含水合物形成/分解动力学模型、气液两相渗流模型、热质交换模型等子模块。然后，结合初始和实时边界条件，完成方程组的一阶泰勒展开近似，实现方程组的线性化，获得大型带状稀疏Jacobian矩阵。最后，采用牛顿-拉夫森迭代方法，实时计算压力温度等主变量随时间变化结果。软件完整实现了强耦合问题的全隐式法方法求解，能够在确保质量和能量守恒的前提下，大幅提高模型的收敛性和计算精度。对水合物开采实验的模拟结果表明，温度、压力和各相饱和度空间分布演化特征，产气产水量等均能准确反演实验数据，最大误差小于10%。海洋水合物地质储藏条件复杂，对产能预测的准确性提出较高的要求。应用本软件对我国南海神狐海域2020年短期试开采结果进行模拟，在产气产水量等历史数据的精确拟合的基础上（与现场试验结果误差小于10%），对该海域天然气水合物长期开采潜力进行预测，预计8年期单一水平井可累计产气6800万m3，日均产气量达到2.3万m3。成果首次在野外的成功应用，实现从实验室尺度（厘米~米）到野外现场尺度（几十米~几百米）范围内的“热－流－化”（Thermal－Hydraulic－Chemical，THC）强耦合过程的精确描述，可应用于未来我国在南海北部陆坡，琼东南海域，东沙海域等的天然气水合物藏开采潜力评估，节省大量试开采所需经费的同时，在开采基础理论、应用技术和总体策略等方面具有重要的应用价值。 |
