中国石油大学(华东)邱正松教授团队历经15年持续攻关，突破了海洋深层安全环保水基钻井液关键技术，解决了海洋复杂深层井壁失稳等多个世界性难题，取得了一系列创新性研究成果，使施工过程中复杂事故率大幅降低，环保型显著增强。目前该成果已应用于胜利、渤海等多个油田，推广到俄罗斯、墨西哥等国家，推动了海洋强国战略的实施。

更新钻井工程“血液”

我国海洋油气资源极为丰富，然而目前我国原油对外依存度已超过70%，加强海洋深层油气开发是国家能源安全保障和海洋强国战略的重大需求。但进行海洋深层油气开发并不是一件容易的工程。这是因为相对于陆地，海洋深层钻井工程的安全风险、成本、环保要求高，技术难度大。同时，我国海洋深层地质条件及海洋环境十分复杂，钻井过程中极易诱发井塌、井漏和卡钻等严重井下事故，还可造成生态环境灾害，甚至引发敏感海域的国际纠纷。

作为钻井工程“血液”，安全环保抗高温的钻井液技术是解决上述难题的关键，但我国原有技术无法满足现实要求，国外公司又对核心技术实施严格封锁，依靠引进费用高昂的国外技术服务也难以彻底解决。安全环保抗高温水基钻井液成为制约我国海洋深层油气资源钻探开发的一项难题。

邱正松团队通过15年持续攻关，依托中国石油大学(华东)国家级科技园中试生产基地，在三大石油公司立项支持下向这项限制我国油气发展的难题“动刀”，最终突破了海洋深层安全环保水基钻井液关键技术，取得了多项创新性研究成果。在成果效益方面，团队研究的海洋深层环保高效防塌水基钻井液解决了海洋复杂深层井壁失稳世界性难题，井塌及卡钻事故率比国外先进技术降低83.3%；海洋窄安全密度窗口深层钻井液井壁强化新方法和抗高温致密承压封堵剂新材料使井漏复杂事故率降低82.5%；海洋深层环保抗高温水基钻井液突破了无土相水基钻井液215℃高温稳定性的技术瓶颈，实现了高温高密度环保水基钻井液理论突破与技术革新。

创新驱动突破瓶颈

我国海洋深层地质条件及海洋环境十分复杂，钻井过程中，存在复杂泥页岩井壁失稳、深层窄安全密度窗口地层钻井液漏失和钻井液高温失效等多个技术难题。邱正松团队也遇到两大技术瓶颈期。

井壁泥页岩的失稳是多场多尺度耦合下的失稳过程。为了准确研究泥页岩水化过程中水化应力对井壁有效应力的影响，室内需要建立相应的模拟评价方法，而对于这个模拟实际地层温度和压力条件下装置的相关研究当时在国内属于空白。

据邱正松介绍，团队刚开始着手研究泥页岩井壁稳定基础时很长一段时间内未取得突破，后来团队跨越不同学科，查阅大量资料和文献，从结构精细设计、仪器部件加工及数据采集系统研发等方面逐渐完善，并针对不同油田现场实际情况进行适应性分析及改进。经过团队日日夜夜的努力，泥页岩水化—力学井壁稳定耦合模拟装置及实验新方法横空出世，为评价井壁泥页岩失稳机理、防塌处理剂的研制，以及高效防塌钻井液的研发，提供了科学有效的手段。在此基础上，研究团队还创立了多元协同井壁稳定基本理论，大幅度降低了井下复杂事故率。

在抗高温处理剂研究方面团队也曾遇到过瓶颈期。当井下温度超过200℃或者240℃之后钻井液的性能会急剧恶化，高温超高温条件下水基钻井液的滤失性能极难控制，而当时性能优异的超高温降滤失剂都是从国外大公司进口，性能虽然良好，但售价极高。为实现超高温降滤失剂的国产化，研究团队通过分子结构设计、室内合成与评价、产品小试与中试等系统研究，完成了国内井下温度最高的两口井钻探，创造并保持着水基钻井液条件下井底温度最高的国内纪录。

工业应用效益显著

研究团队研制出高效页岩抑制剂、包被剂、堵漏材料和抗高温降滤失剂等多种材料后，及时进行产品的产业化与成果转化，形成了较完善的生产工艺。目前，该成果已应用于胜利、渤海、大港、南海、塔里木等油田，并推广到印度尼西亚、马来西亚、墨西哥、俄罗斯等9个国家，共计施工1770余口井，累计创造经济效益22.55亿元。

海洋深层环保水基钻井液关键技术的研究及其工业化应用，打破国外核心技术垄断，为我国渤海深层潜山千亿方大气田等复杂油气田的发现与自主钻探开发作出了重大贡献，实现了依靠自主技术抢占国际钻井液服务市场的跨越发展，提升了我国复杂深层油气资源的钻探开发技术能力及国际竞争力，保障国家能源安全，推动海洋强国战略的实施。

值得一提的是，高性能钻井液处理剂系列产品的工业化生产在环境保护方面也走在了前列，产品所使用的处理剂及钻井液体系都严格遵守当地海域的环保指标要求，具有色度浅、易生物降解、无毒环境友好等特点。

中国化工报(2022年11月1日）

作者：罗梦妍 周天宇

相关链接：中国化工报：为钻井工程注入“新血液”——记海洋深层安全环保水基钻井液关键技术