所获奖励：2023年度四川省科技进步一等奖
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
