川南页岩气长水平段水平井安全高效成井钻井液关键技术及规模应用
所获奖励：2023年度皇家永利科技进步一等奖
主要完成人：白杨、李文哲、谢刚、曾光、丁乙、代锋、周成华、吴鹏程、马兰、钟成旭
主要完成单位：西南石油大学、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司、四川长宁天然气开发有限责任公司、中石化西南石油工程有限公司、西华大学
项目组围绕如何有效防止井塌、井漏、井喷等钻井安全事故，通过创新理论与技术，自主研发关键材料，形成以微米强化-纳米封堵钻井液产品为核心的系列技术，支撑川南页岩气高效成井和效益开发，取得三项创新成果：
（1）建立了多尺度裂缝发育区钻井液密度的精确动态预测模型，实现了对井塌、井漏、井喷等安全风险的预判，从源头防止了安全事故发生。钻井液密度预测准确度达85%以上，同比提高15个百分点。
（2）首次提出了地层微裂缝黏着吸附封堵原理，创新研制了“改性二维石墨烯纳米片”等关键封堵材料。石墨烯纳米片厚度<10nm，平面尺寸100-600nm。
（3）建立了基于模拟地层真实裂缝的钻井液封堵性能评价方法，应用新研制的关键处理剂开发了钻井液系列产品，为安全钻井提供了有效技术手段。评价效果吻合度提高30个百分点，钻井液体系封堵率提高25个百分点。
成果获授权美国发明专利13件，中国发明专利54件，实用新型专利10件，登记软件著作权3项，发表论文49篇。成果在川南页岩气规模应用623井次，气层钻井周期降低53.20%，井塌等复杂损失时间降低72.05%，单井节约成本452.62万元。截止2022年12月，累计产生经济效益41.67亿元。通过钻井提速，623口井提前20天投产，增产天然气12.84亿方，可供334万个家庭一年使用。推进区域绿色发展，增产气量替代标煤161.92万吨，减排二氧化碳124.56吨。支撑川南页岩气区块安全、效益开发，为建成“川渝天然气千亿立方米产能基地”和“气大庆”夯实了基础。
图1 川南页岩气规模应用微纳米防塌钻井液体系623井
图2 二维石墨烯纳米片黏着吸附封堵理论
图3 高分散、强封堵、高强度、耐高温改性二维石墨烯纳米片
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