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所獲獎勵：2023年度四川省科技進步一等獎

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、中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司、四川長寧天然氣開發(fā)有限責任公司、中石化西南石油工程有限公司、西華大學

項目組圍繞如何有效防止井塌、井漏、井噴等鉆井安全事故，通過創(chuàng)新理論與技術，自主研發(fā)關鍵材料，形成以微米強化-納米封堵鉆井液產品為核心的系列技術，支撐川南頁巖氣高效成井和效益開發(fā)，取得三項創(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態(tài)預測模型，實現(xiàn)了對井塌、井漏、井噴等安全風險的預判，從源頭防止了安全事故發(fā)生。鉆井液密度預測準確度達85%以上，同比提高15個百分點。

（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裂縫的鉆井液封堵性能評價方法，應用新研制的關鍵處理劑開發(fā)了鉆井液系列產品，為安全鉆井提供了有效技術手段。評價效果吻合度提高30個百分點，鉆井液體系封堵率提高25個百分點。

成果獲授權美國發(fā)明專利13件，中國發(fā)明專利54件，實用新型專利10件，登記軟件著作權3項，發(fā)表論文49篇。成果在川南頁巖氣規(guī)模應用623井次，氣層鉆井周期降低53.20%，井塌等復雜損失時間降低72.05%，單井節(jié)約成本452.62萬元。截止2022年12月，累計產生經濟效益41.67億元。通過鉆井提速，623口井提前20天投產，增產天然氣12.84億方，可供334萬個家庭一年使用。推進區(qū)域綠色發(fā)展，增產氣量替代標煤161.92萬噸，減排二氧化碳124.56噸。支撐川南頁巖氣區(qū)塊安全、效益開發(fā)，為建成“川渝天然氣千億立方米產能基地”和“氣大慶”夯實了基礎。

圖1 川南頁巖氣規(guī)模應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、強封堵、高強度、耐高溫改性二維石墨烯納米片