[01186923]海洋复杂条件钻井液关键技术及规模应用

我国原油对外依存度高达67.4%,国家能源安全问题突出,油气勘探开发必然从陆地走向近海甚至深海。相对陆地,海洋钻井工程的安全风险高、成本高、环保要求高。特别是,海洋油气钻探多采用大位移水平井,在复杂泥页岩及窄安全钻井液密度窗口地层等复杂地质条件下,与钻井液相关的井塌、井漏等井下事故多发,严重危害钻井安全与效率;从浅海走向深水,还面临海底低温高压特殊条件下钻井液流动困难和水合物堵塞风险,为世界难题。我国原有钻井液技术无法满足海洋复杂条件钻井工程的更高要求,严重制约海洋油气的自主钻探开发。在国家和三大石油公司支持下,经13年持续攻关,突破并形成了具有自主知识产权的海洋复杂条件钻井液关键技术。主要创新成果如下： （1）发明了环保型强抑制水基钻井液关键处理剂新材料 创新发展了多尺度多元协同稳定井壁理论,已成为钻井工程设计的重要依据。国内率先创建了泥页岩井壁稳定性耦合模拟实验方法,发明了树枝状胺基聚合物页岩抑制剂、腐殖酸铝固壁剂等关键处理剂系列产品,树枝状聚合物抑制剂三次页岩回收提高率达90%以上,抗温能力比国外产品提高38%,超强水化抑制作用更好地解决了海洋复杂泥页岩地层井塌技术难题。 （2）研发了可拓宽安全钻井液密度窗口的高效承压封堵材料 创建了钻井液强化井壁动态模拟装置及实验方法,提出刚性颗粒架桥、弹性颗粒挤压充填、复合纤维拉筋成网协同形成“强力链”网络结构的钻井液致密承压封堵新方法,研发了高效承压封堵剂,封堵承压能力比国外产品提高22%以上,现场应用井漏事故率降低81%,有效解决了窄密度窗口地层塌漏共存技术难题。 （3）创建了深水钻井液恒流变性和水合物抑制性调控方法 发明了“温敏聚合物与粘土悬浮体粘温特性互补”的深水钻井液“恒流变”特性调控方法与新材料,解决了深水钻井液低温增稠引起的流动障碍难题;发现了氯化钠与内酰胺聚合物协同抑制水合物生长作用规律,建立了水合物抑制剂协同优化设计方法,抑制剂用量减少50%,实现了深水钻井低污染、低成本、高效防治水合物技术创新。 （4）发明了海洋复杂条件钻井液体系 发明了强抑制强封堵水基钻井液,抑制性接近油基钻井液,可有效提高地层承压能力,且环境友好;发明了深水“恒流变”油基/合成基钻井液,在2℃-75℃典型深水井筒温度范围内保持特征流变参数变化≤30%,优于国外先进钻井液（恒流变温度范围4℃-65℃,特征流变参数变化≤40%）。 以上成果攻克了海洋复杂条件钻井工程中井塌井漏及低温钻井液流动保障技术难题,实现了安全钻进、保护海洋环境和提高钻探效益的目标。在我国渤海、南海多个油气田以及海外西非、缅甸深水区块规模应用1445口井（含24口深水井）,井塌井漏事故率减少70%以上,已取得18.37亿元的技术经济效益。 授权发明专利26件（含美国、欧洲发明专利各1件）;发表论文136篇,SCI、EI收录70篇。鉴定专家认为：整体处于国际先进水平,其中多尺度多元协同稳定井壁方法和树枝状胺基聚合物页岩抑制剂处于国际领先水平。