针对长庆油田长水平段水平井应用拖动管柱找水工艺时，存在配套的机械式封隔器坐封吨位控制难度大、反复坐封密封胶筒损伤导致封隔工具稳定性大幅度降低的问题，研制了可定时或实时坐封解封、可实现任意层段封隔的水平井电控封隔器。该封隔器在设计上充分考虑了水平井段重复坐封次数以及密封件的承压性能，尤其是驱动机构动力输出部分采用直流电机+行星减速器、运动转换部分采用丝杠螺母机构方式，确保在许用的套管空间内可实现输出扭矩最大化及封隔器胶筒的压缩坐封。在室内试验评价了电控封隔器的耐温耐压、输出力矩、坐封推力等性能，相关指标均能满足设计要求。在长庆油田3口井进行了现场试验，试验结果表明，该封隔器可最大程度地降低工程条件影响，提高作业成功率及测试质量，使拖动管柱找水测试工艺更简便、费用更低。

大庆油田古龙页岩油开发大多采用长水平段水平井，但钻长水平段水平井过程中，井眼环空破碎的岩屑易在井筒内钻井液中自由沉降形成岩屑床。为避免岩屑沉积造成沉砂卡钻等井下故障，需要研究岩屑颗粒的沉降规律，预测岩屑沉降的末速度。利用可视化的试验装置和高速相机，系统记录了试验中颗粒在幂律流体中的沉降行为，获得了196组球形颗粒和224组不规则形状岩屑在幂律流体中自由沉降的试验数据。采用一种依赖于沉降颗粒受力平衡的力学模型，对试验数据进行了统计分析，建立了幂律流体中球形颗粒阻力系数预测模型。在此基础上，引入二维形状描述参数，建立了幂律流体中不规则形状岩屑阻力系数预测模型。该模型准确性较高，平均相对误差仅6.93%，能够满足钻井工程中预测岩屑沉降速度的需求。

针对顺北油田辉绿岩地层钻井过程中井壁坍塌失稳复杂，采用X射线衍射、扫描电镜、高压压汞、线性膨胀、滚动回收率、三轴岩石力学测试仪等方法，研究了辉绿岩组构特征、理化性能，分析了岩石力学性能及钻具振动对辉绿岩井壁稳定的影响。分析结果表明，微裂缝的弱面效应易诱发辉绿岩岩体井壁垮塌失稳，钻具的扭转振动、横向振动会对辉绿岩井壁失稳产生较大影响。为此，对钻井液密度、封堵性能和携岩性能进行优化，形成了辉绿岩井壁稳定钻井液技术，并研究了配套的钻井技术。辉绿岩井壁稳定钻井液技术在顺北X井三开应用后，顺利钻穿厚22 m的辉绿岩，钻进过程中钻井液性能良好，没有出现明显复杂情况，起下钻正常，井段平均井径扩大率仅为6.0%。辉绿岩地层井壁稳定钻井液技术能够保证辉绿岩井段的安全顺利钻进及井眼规则，对解决辉绿岩井壁失稳复杂具有较好的效果。

为明确气体钻井过程中致密砂岩地层井壁失稳的机理，基于能量耗散原理，利用三轴压缩试验，研究了气体钻井中致密砂岩地层井壁失稳的机理。通过分析三轴压缩试验结果得知：砂岩的能量演化可分为弹性能稳定聚集阶段、耗散能缓慢聚集阶段、弹性能释放且耗散能快速聚集阶段；随着围压降低，破坏砂岩结构所需耗散能峰值极限呈指数下降，而弹性储能峰值极限呈线性下降。随加载速率增大，破坏砂岩结构所需耗散能先减小后增加，存在临界加载速率；砂岩耗散能转化速率与围压和加载速率呈正相关，较高的砂岩耗散能转化速率引起黏聚力弱化、摩擦强化。气体钻井速度过快将引起井壁失稳区域增加，而且在钻遇高压地层时更严重，因此，适当的降低钻井速度，给予地层充分泄压时间，有利于气体钻井过程中保持井壁的稳定性。研究成果对于优化气体钻井速度具有十分重要的意义。