2021年，工程院在集團公司黨組的正確領導下，聚焦上游勘探開發(fā)需求和院核心任務及目標，強化重大科技攻關，加強基礎前瞻研究，形成了多項具有影響力的科技創(chuàng)新成果。經(jīng)全院征集、學術委員會專家評審投票，最終遴選出石油工程技術研究院2021年度十項具有代表性的科技進展，現(xiàn)予以正式發(fā)布：

特深層油氣勘探開發(fā)關鍵技術與裝備是工程院牽頭承擔的中國石化重大項目，研發(fā)了耐高溫氣滯塞、納米液硅膠乳防竄水泥漿等原創(chuàng)性技術，突破了高溫高壓MWD、測井儀器、測試封隔器等“卡脖子”技術，構建了7000～8000m特深層油氣安全高效鉆井、測錄井、完井測試及酸壓改造等開發(fā)配套工程技術體系，突破了8000～9000m特深層油氣鉆完井工程關鍵技術，高質(zhì)量完成了50余口超8000m特深層油氣井施工(約占國內(nèi)85%)，先后創(chuàng)造了4次亞洲垂深鉆井紀錄、8次超深水平井世界紀錄。鉆完井工程關鍵技術助力塔深5井順利鉆至9017m，再次打破亞洲垂深最深井工程紀錄，支撐國內(nèi)鉆井邁入9000m大關，實現(xiàn)了由超深井到特深井的跨越。

針對4000m以深頁巖氣領域的多口重點探井壓后測試產(chǎn)量低的問題，工程院創(chuàng)新提出了深層頁巖氣雙暫堵體積壓裂技術，即“密切割多段少簇、稀土酸和等孔徑射孔組合降壓、超大液量(單段超3000m3)、大排量(17～18m3/min)、自主研發(fā)一體化高粘高降阻滑溜水、雙暫堵和陶粒中強加砂(加砂強度3～4t/m)”等多個方面，在東頁深2井全面應用，顯著提高了壓后效果，測試產(chǎn)量達到41.2×104m3/d，首次取得4300m深優(yōu)質(zhì)頁巖重大勘探突破，揭示了中國石化川東南探區(qū)資源量超2×1012m3深層頁巖氣商業(yè)開發(fā)潛力，為后續(xù)深層頁巖氣勘探開發(fā)起到了關鍵性技術示范作用。

     井震信息融合指導鉆井技術通過廣泛現(xiàn)場應用，理論研究成果和應用效果得到全面提升。完善了井周地震數(shù)據(jù)體隨鉆高效處理技術，體系構建完成;開展了待鉆地層地質(zhì)力學特性預測算法優(yōu)化，方法臻于成熟;井震融合軟件平臺搭建完畢，各類算法模塊掛接完成。廣泛進行了現(xiàn)場應用，有力支撐了鉆井提速提效，在順北、南川、涪陵、元壩、龍鳳山、東海等地區(qū)應用15口井，復雜時效顯著降低，平均行程鉆速同比提高20%以上。其中順北碎屑巖裂縫預測符合率穩(wěn)定在85%以上，漏失風險得到有效控制；國內(nèi)水平段最長的頁巖氣井勝頁9-6HF井全面應用本技術后，水平段機械鉆速、鉆井周期、儲層鉆遇率創(chuàng)3項東勝工區(qū)紀錄。

針對深層超深層、非常規(guī)油氣井存在的高溫(>150℃)、高壓(>105MPa)、高動載等固井技術難題，建立了預防環(huán)空密封失效的水泥漿體系控制準則，指導開發(fā)了自愈合膠乳、納米液硅、苯丙膠乳等防竄、防損傷的納米功能材料，配套高溫降失水劑、高溫緩凝劑，環(huán)保分散劑，構建了防竄致密水泥漿體系、防損傷自修復水泥漿體系。防竄致密水泥漿體系水泥環(huán)具有低彈性模量、低滲透率、強膠結特性，防竄能力優(yōu)于國內(nèi)外同類體系，可滿足9000m高壓氣井固井要求。防損傷自修復水泥漿體系具有低彈性模量、低滲透特性，可修復350μm裂縫，滿足了4500m頁巖氣大型壓裂密封要求。納米功能材料實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，年產(chǎn)量達3000t。在塔河、順北、元壩、涪陵等15個油氣田應用200余口井，應用最高密度2.78g/cm3、最高溫度191℃、最大井深9300m，頁巖氣井環(huán)空帶壓率降低至8.6%，推廣到中石油及海外市場。成果整體居于國際先進水平，其中水泥環(huán)密封完整性評價裝置、持久密封水泥漿體系達到國際領先水平。

針對奧陶系斷控儲層漏失導致的固相損害問題，鉆井液所自主研發(fā)了一種儲層保護新利器—抗高溫抗鈣無固相鉆井液體系。基于超分子自組裝原理研發(fā)的核心處理劑抗高溫抗鈣增粘劑SMVIS-1高溫高鈣條件下增粘性能相比國外同類產(chǎn)品提高23%，成本僅為其售價的20%，打破了抗高溫無固相體系長期依賴昂貴進口核心處理劑的技術禁區(qū)，對高端鉆井液處理劑的“國產(chǎn)替代”具有重要意義。抗高溫抗鈣無固相鉆井液體系耐溫165℃，抗鈣15000mg/L，且具有良好的流變性、潤滑性和較低的腐蝕速率。該體系在順北5-4HCH井成功現(xiàn)場應用，該井施工順利，鉆進期間無固相鉆井液性能穩(wěn)定，確保了試驗井的順利實施和施工安全，節(jié)約鉆井周期48%，機械鉆速提高了28.32%。日產(chǎn)油量相比鄰井提高13.7%～34.3%，展示了較好的儲層保護效果。本項技術成功解決了順北油氣田奧陶系高溫、高鈣離子儲層保護的世界性技術難題。

工程院自主研發(fā)的頁巖氣水平井等通徑無級滑套壓裂技術集成了超高壓趾端滑套、等通徑無級固井滑套等核心壓裂工具，獨創(chuàng)基于螺紋特征參數(shù)編碼技術，強化大通徑高承壓、耐沖蝕能力，突破了常規(guī)球座滑套通徑與級數(shù)受限的技術瓶頸，工具承壓達105MPa，滿足頁巖氣水平井以18m3/min排量壓裂80段以上需求。攻克了高溫高壓滑套密封與開啟技術，精準控制打開壓力誤差2%以內(nèi)，工具在166℃，內(nèi)壓140MPa，圍壓70MPa工況下，實現(xiàn)可靠開啟。該項技術在勝頁36-3HF井、焦頁197-31HF井等19口井應用，打破了國外技術壟斷，創(chuàng)國內(nèi)頁巖氣井下入垂深紀錄(4630m)，單井首段施工費用節(jié)約20萬元以上，其中等通徑無級固井滑套在焦頁197-31HF井入井施工10段，單段施工耗時僅3.7h，較泵送橋塞射孔聯(lián)作工藝時效提高35%，施工效率提升顯著。

自主研發(fā)了新一代中國石化測井軟件平臺LogPlus2.0，2021年10月正式承擔勝利油田生產(chǎn)任務，替代了急待更換的SWAWS軟件，已完成了1300余口井數(shù)據(jù)管理、320余口井的數(shù)據(jù)預處理和83口井全流程應用，發(fā)送正式紙質(zhì)圖件1000余份；同時，也在中原測井完成了168口井的數(shù)據(jù)預處理。LogPlus2.0是中石化自主軟件產(chǎn)品，是一套集單井處理解釋、多井地質(zhì)評價和區(qū)域油藏三維構造分析和工程應用為一體的綜合平臺，它具有功能齊全、操作簡單靈活等特點，具備豐富的處理解釋模塊，不但能滿足專業(yè)測井生產(chǎn)需要，也能滿足工程院等研究單位科研需要。LogPlus2.0的投產(chǎn)應用打破了中石化測井相關單位長期依賴外部軟件支撐測井資料處理的局面。

川渝東勝頁巖氣區(qū)塊淺表層(約200～800m)惡性漏失、沉砂、掉塊卡鉆頻發(fā)，常規(guī)堵漏作業(yè)無法保證正常鉆進，目前已有10余口井被迫棄井重鉆，成為提速提效“攔路虎”。針對上述難題，2021年，我院創(chuàng)新開展了利用泡沫水泥漿治理淺表層惡性漏失垮塌的研究及應用，開發(fā)了密度0.7～0.9g/cm3快干泡沫水泥漿封堵體系，形成了溶洞型封堵固結工藝，為勝頁33-2HF等5口井提供技術服務，一次封堵作業(yè)成功率100%，保證了后續(xù)正常鉆進，復雜處理時間降低70%以上，一次性解決了復雜淺表層漏、垮、塌并存等重大技術瓶頸。復雜淺表層泡沫封堵技術提質(zhì)增效顯著，成為解決鉆井漏、垮、塌等疑難雜癥的“殺手锏”，通過石化黨建平臺報道，受到了中石化華東油氣分公司、中石油西部鉆探、渤海鉆探公司等高度贊譽與推廣，市場應用前景廣闊。

隨鉆井壁超聲成像系統(tǒng)是國際上先進的隨鉆成像系統(tǒng)，屬于隨鉆測控領域的前沿技術。工程院成功研發(fā)了首套具有自主知識產(chǎn)權的隨鉆井壁超聲成像工程樣機及超聲波形回放與處理成像軟件模塊，現(xiàn)場試驗2口井。2021年在天津JJSY-4現(xiàn)場實鉆測試成功，連續(xù)工作24h時，進尺70m，在國內(nèi)首次實現(xiàn)了隨鉆條件下井壁超聲成像采集。本次試驗成功標志著我院攻克了超聲掃描成像、陣列式結構設計等6項關鍵技術，打破了國外技術壟斷。超聲成像扇區(qū)128個、圖像分辨率8mm、井徑測量精度±5mm，技術指標達到美國哈里伯頓同類儀器先進水平。隨鉆井壁超聲成像系統(tǒng)在評價井眼形狀、識別井壁縫洞、監(jiān)測井眼工程狀況和質(zhì)量發(fā)揮著重要作用，為復雜油氣藏的安全高效鉆井提供了技術支撐。

創(chuàng)新設計了集環(huán)空封隔和分級固井功能于一體的封隔式分級注水泥器，引入高分子聚合物實現(xiàn)了井下復雜環(huán)境下封隔器多元膨脹，攻克了封隔分級聯(lián)作控制、大間隙裸眼環(huán)空高溫高壓密封等關鍵技術，有效解決了超深層低壓長裸眼固井長期存在的固井漏失難題，使分級固井技術取得了革命性進步。該技術在西北油田和塔里木油田現(xiàn)場應用16口井，固井質(zhì)量合格率提高39%，優(yōu)良率提高25%，被譽為石油工程“四提”新利器，市場潛力巨大，應用前景廣闊。該技術的成功研發(fā)填補了國內(nèi)該領域的空白，為保障深層超深層易漏失井固井質(zhì)量，提高作業(yè)效率提供了一種全新的解決方案。