科创中国

页岩气开发是缓解我国能源短缺的重要措施。目前页岩气水平段主要用油基钻井液钻进。水基钻井液由于对微纳米孔隙泥页岩地层封堵性差是制约其应用的关键。本项目围绕水基的微纳米封堵难题，通过系统研究结束了泥页岩地层微纳米孔隙的封堵机理，提出了“微纳米封堵理论”；建立了以高温、高压滤饼为模型的微纳米孔隙地层评价方法；研发了一系列微、纳米封堵材料，并建成了350吨的生产线，实现了规模化生产。以微纳米封堵材料为核心，构筑了强封堵特性的水基钻井过程进行现场应用。

本项目研发的微纳封堵水基钻井液具有优异的耐温耐盐特性，具体如下“ （1）有意的耐盐稳定性能：耐盐性能达到饱和，在各种常见无机盐，如氯化钠、氯化钾、氯化镁等饱和溶液中能够稳定发散，发挥”微纳米封堵“作用； （2）超强的耐高温稳定性能：在130℃及其以下使用温度条件下，能够在水基钻井液体系中保持长期的稳定分散，配置的钻井液能够长期保持性能稳定。 （3）显著的封堵性能：在水基钻井液中，只需添加0.1-3wt%，即可提高微纳米孔隙地层封堵率达94%以上，有效封堵泥页岩地层的微纳米孔凤，避免井塌事故，保障了页岩气水平井稳定钻进。

本项目研发的微纳米封堵材料及钻井液体系，主要用于页岩气钻井过程中，水平段低成本、高效率的钻进，特别为川渝地区页岩气水平井的安全、环保钻井，提供重要基础。

本项目由西南石油大学，重庆威能钻井助剂有限公司，中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院，四川上之登新材料有限公司，西南大学，西南石大金牛钻井液有限公司共同开展的产学研合作。项目第一完成人武元鹏为西南石油大学新能源与材料学院教授、博士生导师、副院长，四川省“千人计划”特聘专家，成都市“蓉漂计划”高层次创新人才特聘专家，油气藏地质及开发工程国家重点实验室固定研究人员，四川省学术和技术后备人员。主要从事天然气、页岩气绿色开发用新材料的基础和应用研究。

以微纳米封堵材料为核心，构筑了强封堵特性的水基钻井液体系，川东北地区、川西地区孝新合、川南长宁等区块43口井钻井过程进行现场应用。井塌事故率平均降低87.6%，钻速提高26.7%，钻井周期缩短17%，实现直接经济效益12405万元。本项目已获准国家发明专利24项，其中已授权12项；发表科研论文44篇，其中SCI收录论文27篇；出版专著3部。为我国页岩气高效、低成本开发，提供了重要理论和技术基础。

本成果可具有有较好的盈利能力和成长能力。该项目成果已经完成产品研发，建议进一步加快钻井微纳米封堵材料产品注册证获批，以及产业化企业的落实。建议该成果优先在长三角、珠三角、京津地区转化，以技术入股（优先考虑）或技术转让的方式进行合作。