所獲獎(jiǎng)勵(lì)：2023年度四川省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)

主要完成人：白楊、李文哲、謝剛、曾光、丁乙、代鋒、周成華、吳鵬程、馬蘭、鐘成旭

主要完成單位：西南石油大學(xué)、中國(guó)石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司、四川長(zhǎng)寧天然氣開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司、中石化西南石油工程有限公司、西華大學(xué)

項(xiàng)目組圍繞如何有效防止井塌、井漏、井噴等鉆井安全事故，通過(guò)創(chuàng)新理論與技術(shù)，自主研發(fā)關(guān)鍵材料，形成以微米強(qiáng)化-納米封堵鉆井液產(chǎn)品為核心的系列技術(shù)，支撐川南頁(yè)巖氣高效成井和效益開(kāi)發(fā)，取得三項(xiàng)創(chuàng)新成果：

（1）建立了多尺度裂縫發(fā)育區(qū)鉆井液密度的精確動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井塌、井漏、井噴等安全風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)判，從源頭防止了安全事故發(fā)生。鉆井液密度預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度達(dá)85%以上，同比提高15個(gè)百分點(diǎn)。

（2）首次提出了地層微裂縫黏著吸附封堵原理，創(chuàng)新研制了“改性二維石墨烯納米片”等關(guān)鍵封堵材料。石墨烯納米片厚度<10nm，平面尺寸100-600nm。

（3）建立了基于模擬地層真實(shí)裂縫的鉆井液封堵性能評(píng)價(jià)方法，應(yīng)用新研制的關(guān)鍵處理劑開(kāi)發(fā)了鉆井液系列產(chǎn)品，為安全鉆井提供了有效技術(shù)手段。評(píng)價(jià)效果吻合度提高30個(gè)百分點(diǎn)，鉆井液體系封堵率提高25個(gè)百分點(diǎn)。

成果獲授權(quán)美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利13件，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利54件，實(shí)用新型專(zhuān)利10件，登記軟件著作權(quán)3項(xiàng)，發(fā)表論文49篇。成果在川南頁(yè)巖氣規(guī)模應(yīng)用623井次，氣層鉆井周期降低53.20%，井塌等復(fù)雜損失時(shí)間降低72.05%，單井節(jié)約成本452.62萬(wàn)元。截止2022年12月，累計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益41.67億元。通過(guò)鉆井提速，623口井提前20天投產(chǎn)，增產(chǎn)天然氣12.84億方，可供334萬(wàn)個(gè)家庭一年使用。推進(jìn)區(qū)域綠色發(fā)展，增產(chǎn)氣量替代標(biāo)煤161.92萬(wàn)噸，減排二氧化碳124.56噸。支撐川南頁(yè)巖氣區(qū)塊安全、效益開(kāi)發(fā)，為建成“川渝天然氣千億立方米產(chǎn)能基地”和“氣大慶”夯實(shí)了基礎(chǔ)。

圖1 川南頁(yè)巖氣規(guī)模應(yīng)用微納米防塌鉆井液體系623井

圖2 二維石墨烯納米片黏著吸附封堵理論

圖3 高分散、強(qiáng)封堵、高強(qiáng)度、耐高溫改性二維石墨烯納米片