一 、成果简介

大力开发深地油气是保障国家能源安全重大战略需求 ，固井技术是深地油气井高效开发的关键 ，在深地高温 、高压 、高酸性等极端环境下固井 ，水泥环破损 、气窜 、井口带压等工程问题频发 ，已成为制约勘探开发的重大技术瓶颈 。针对水泥环密封失效机制不清 、高性能水泥材料缺乏 、水泥环易损伤 、固井控制不精准等重大技术问题 ，历经10年持续攻关 ，在固井基础理论 、助剂材料 、水泥浆体系和工艺技术领域取得了重大突破 ，实现了技术升级迭代和产业化应用 。

二 、技术创新

创新一 ：揭示了极端复杂环境水泥环密封失效机理 ，制定了水泥石性能控制准则 。

介绍 ：创建了全尺寸水泥环密封评价装置与方法；揭示了压裂动载下水泥环脆性开裂和压密损伤致密封失效机理 ，提出了“低弹性模量 、低渗透”防损伤控制准则；阐释了CO2主导 ，H2S加剧膨胀开裂耦合腐蚀机理 ，提出了“低碱度 、低渗透”防腐蚀准则；明确了水泥环—地层界面晶体聚集 、溶蚀机理 ，界面胶结强度劣化是气窜的主因 ，提出了“强胶结 、低渗透”界面气窜控制准则 。为水泥浆新材料的研制明确了方向 。

创新二 ：发明了防窜 、防腐 、防损伤新材料 ，攻克了高性能纳米功能材料合成难题 。

介绍 ：发明了温度广谱型水泥浆流变调节新材料 ，设计了新型梳状结构 ，突破了助剂高温稳定难题 ，实现了超深井上下温差150℃水泥浆流变性一致 、同步凝固 ，保障了深地固井施工安全；基于水泥石性能控制准则 ，研发了防窜苯丙胶乳 、自修复胶乳 、防腐材料 、纳米液硅等功能新材料 ，攻克了纳米乳液易破乳 、纳米液硅易团聚等合成难题 ，实现了阻气侵 、防损伤 、界面强胶结 、裂缝自修复 、防腐蚀的功能 。为深地油气固井水泥浆新体系的开发奠定了基础 。

    创新三 ：研发了持久密封水泥浆新体系 ，实现了水泥“液-固”态性能迭代升级 。

介绍 ：以流型调节材料为基础 ，以高性能纳米功能材料为核心 ，通过功能化优化组合 ，发明了高压气井防气窜 、酸性气井防腐蚀 、页岩气井防损伤水泥浆新体系 ，水泥环特性由高渗透 、高脆性升级为高致密 、弹韧性 ，耐温220℃ 、密度3.0g/cm3 、弹性模量5.5GPa 、强度42MPa/48h 、腐蚀速率0.072mm/a 、渗透率0.0015mD ，胶结强度2.75MPa 。满足了9000m高压油气井 、4500m页岩气固井要求 。

创新四 ：构建了提高固井质量优化设计新方法与工艺 ，实现了从经验主导到精准控制的重大跨越 。

    介绍 ：建立了水泥胶态环空压力计算新模型 ，提出了环空压力实时调控技术；建立了多重流体真三维超算数值模型 ，定量评价了顶替效率影响机制 ，建立了粘度差 、密度差 、居中度 、排量为关键参数的顶替设计模型；开发了云端智能优化设计及远程决策平台 ，实现了优化设计 、实时监测 、动态调整全过程控制 。大幅提高了固井设计和作业控制水平（施工成功率100% ，顶替效率≥95%） 。

三 、应用示范

授权发明专利43件 ，登记软件著作权2件 ，制订国家标准1项 、行业标准3项 ，发表论文85篇 ，出版专著2部 。