中文摘要：

井壁稳定性严重制约国际钻井技术的发展。随着我国石油天然气勘探开发目标向复杂地质条件下的深井迈进，井壁稳定性问题尤为突出，并已成为世界级难题。目前解决该难题的最新研究方向是"多场耦合"研究，但长期以来，国内外学者们仍徘徊于"钻井液引起井壁岩石的破坏作用，并筛选破坏作用较小的钻井液体系"，未实现"耦合"，从根本上未解决井壁稳定问题。本研究拟发明一种或几种化学新材料，交替加入钻井液中，在井下温度、压力条件下，与井壁岩石或滤饼发生水热反应，形成具有更高强度、更致密的井壁，彻底改善井壁岩石特性，大幅度提高井壁的支撑力，实现真正意义上的"多场耦合"；第二，从宏观、微观角度揭示井壁岩石特性的改善机理与影响规律，以及多场耦合机理；第三，创建提高井壁稳定性新方法，拓展井壁稳定基础理论。

结论摘要：

井壁稳定性严重制约国际钻井技术的发展。随着我国石油天然气勘探开发目标向复杂地质条件下的深井迈进，井壁稳定性问题尤为突出，并已成为世界级难题。本项目通过模拟海洋贻贝足丝蛋白的化学结构研发了适用于水基钻井液的仿生固壁材料。该材料能够在泥页岩表面发生“定点”的交联固化反应，形成一层致密、粘附性强的聚合物凝胶，从而通过“力学-化学”耦合作用稳定井壁。采用岩石单轴应力实验以及点载荷实验对仿生材料加固后的井壁泥页岩进行力学性质测试，结果表明，加固后的泥页岩抗压强度提高17%，展示了仿生材料优异的井壁强化性能。通过研究井筒条件下各因素对仿生固壁材料在井壁岩石表面反应的影响规律，确定了模拟井筒条件下的最佳仿生固壁反应条件和控制方法。根据仿生固壁材料与常规钻井液处理剂间的配伍性研究结果，形成了3套仿生固壁钻井液体系并进行了常规性能评价以及岩石强化效果评价。此外，为了实际检验仿生固壁方法的井壁稳定效果，对仿生固壁钻井液体系在苏里格气田进行了3口井的现场试验，效果显著。试验井不仅未发生任何井壁失稳事故，而且整体机械钻速相比同构造邻井提高了约17%，钻井液成本下降了30%以上。