Углублённые разработки в области глубокого бурения: экологически чистый водный буровой раствор для скважин глубиной 10 тысяч метров удостоен международной премии за изобретение.

Объявлены результаты 51‑й Международной выставки изобретений в Женеве, организованной Китайской нефтяной корпорацией — Институтом инженерно‑технических исследований. Академик Сунь Цзиньшэн Руководящая инициатива по разработке «Комплексной технологии экологически чистых водных буровых растворов для сверхвысокотемпературных скважин глубиной 10 тысяч метров» удостоена золотой награды на выставке. Эта выставка считается своего рода «Олимпиадой» в мире изобретений: в ней участвуют более тысячи инновационных разработок из свыше сорока стран мира. Полученная награда подтверждает международное признание ключевых технологий буровых растворов для сверхглубоких скважин в Китае; их общие эксплуатационные характеристики достигли уровня мирового лидера.

В настоящее время отечественная разведка нефти и газа продолжает расширяться в сверхглубокие горизонты на глубину свыше 10 тысяч метров; в бассейнах Тарим, Сычуань и других подобные скважины постепенно выходят на уровень регулярного ведения работ. При этом в подземных пластах одновременно сосредоточены экстремальные условия: сверхвысокая температура, сверхвысокое давление, высокая минерализация, а также трещинно‑пустотная и фрагментированная структура. Буровой раствор, являясь «кровью скважины» в буровом деле, выполняет ключевые функции: охлаждает буровое оборудование, транспортирует шлам, обеспечивает устойчивость стенок скважины и защищает продуктивный пласт. Традиционные водные буровые растворы при высоких температурах свыше 200 °C и в условиях повышенной солёности крайне подвержены деградации полимеров и нестабильности реологических свойств, Количество фильтрации Резкий рост числа подобных проблем, недостаточная стабильность цикла — менее трёх дней — нередко приводит к таким сложным буровым авариям, как обрушение стенок скважины, серьёзные утечки бурового раствора и заклинивание долота; при этом масляные буровые растворы отличаются высокой стоимостью и создают значительные трудности при их экологически безопасной утилизации, что затрудняет одновременное удовлетворение трёх взаимосвязанных требований: безопасности глубинного бурения, экономической эффективности и экологичности разработки, — и становится ключевым узким местом, сдерживающим высокоэффективное ведение работ на сверхглубоких скважинах. Исходя из государственной стратегии в области глубинных инженерных проектов и обеспечения энергетической безопасности, команда академика Сунь Цзиньшэна, сосредоточившись на наиболее острых технологических пробелах отрасли, провела длительную комплексную научно‑техническую работу, объединяющую фундаментальные исследования механизмов и разработку соответствующих полевых технологий, в результате чего была создана целая система полностью самостоятельно разработанных технологий.

Эта система сверхвысокотемпературного экологичного водного бурового раствора для скважин глубиной свыше 10 тысяч метров обеспечила ряд ключевых прорывов в основных эксплуатационных характеристиках. Команда самостоятельно разработала новый полимерный реагент, устойчивый к сверхвысоким температурам и высокой солёности; благодаря ему температура стойкости водного бурового раствора в условиях высокой солёности была повышена с 200 °C до 240 °C, а срок его долговременной стабильности при высоких температурах увеличен до 30 дней. Вместе с этим был создан интеллектуальный материал для герметизации трещин, реагирующий на изменения температуры и давления: в условиях высоких температур и давлений в пласте он обладает способностью к самовосстановлению и высокой адгезией, а его способность выдерживать как положительное, так и отрицательное внутрискважинное давление достигает 20 МПа, что значительно повышает вероятность успешной однократной ликвидации утечек. Система предусматривает упрощённую рецептуру компонентов: число ключевых добавок сокращено с более чем десяти до трёх–пяти, а общая массовая доля добавок ограничена 10%; при этом раствор обладает естественной биоразлагаемостью, поэтому отходящие сточные воды не требуют сложной обезвредительной обработки, что одновременно обеспечивает высокую эффективность технологических операций и низкий углеродный след. Весь комплекс технологий включает полноценные процедуры управления процессом бурения и уже успешно использовался для успешного завершения бурения первой в Китае сверхглубокой научно‑исследовательской скважины «Тако‑1» глубиной свыше 10 тысяч метров; кроме того, эта технология широко внедрена на крупнейших отечественных нефтегазовых месторождениях — в Таримском бассейне, на Юго‑Западе и в Синьцзяне, — а также в зарубежном блоке Хафайя в Ираке, что позволило существенно сократить сроки бурения и снизить совокупные затраты на проведение работ.

Академик Сунь Цзиньшэн — ведущий эксперт Китая в области буровых технологий нефтегазовой отрасли; он является членом Китайской инженерной академии и иностранным членом обеих академий России. На протяжении многих лет он глубоко занимается теоретическими и технологическими разработками в сфере буровых растворов для глубоких и сверхглубоких скважин. В ранние годы, отказавшись от возможности продолжить обучение за рубежом, он активно включился в масштабную работу на западных нефтяных месторождениях; десятилетиями оставаясь на переднем крае научных исследований в нефтегазовой сфере, он возглавил более сорока государственных ключевых проектов, в том числе крупные национальные программы и программу «863», а также создал первые в мире водные буровые растворы. Теория химического формирования плёнки , удалось решить мировую проблему, заключающуюся в невозможности одновременного обеспечения устойчивости стенок скважин в сложных геологических условиях и защиты продуктивного пласта, а также преодолеть многолетнюю монополию на импорт высокотехнологичных термостойких буровых растворов. За годы научной деятельности его разработки неоднократно удостаивались Государственной премии КНР в области научно‑технического прогресса, Государственной премии КНР в области технических изобретений и специальных отраслевых премий; он был награждён… Премия имени Сунь Юэци в области энергетики , удостоен таких престижных наград, как Премия Хэ Лян‑Хэ Ли в области науки и техники, получает специальную надбавку от Государственного совета КНР и включён в число национальных молодых и среднего возраста экспертов, внесших выдающийся вклад.

Помимо получившего награду сверхвысокотемпературного водно‑базированного бурового раствора на глубине 10 тысяч метров, команда академика Сунь Цзиньшэна разработала серию технологий буровых растворов, охватывающих весь диапазон эксплуатационных условий. Буровые растворы на водной основе с образующей плёнку системой, созданные на основе теории химического формирования плёнки, благодаря плотной химической плёнке на стенках скважины предотвращают гидратацию и обрушение сланцевых пород; также был самостоятельно разработан продукт, устойчивый к температурам до 300 °C. Пеновое буровое раствор Приспособлено для работы с сухими горячими породами и низконапорными трещиноватыми пластами; в комплексе с ковалентно связанными высокоэффективными смазочными материалами и слоистыми герметизирующими средствами формируется полноценное технологическое решение, адаптированное к глубоким, нетрадиционным и сложным зарубежным месторождениям. Более двадцати отечественных нефтяных месторождений и двенадцать зарубежных нефтедобывающих регионов успешно внедрены на промышленной основе, обеспечивая устойчивое предоставление независимых и контролируемых ключевых инженерных технологий для разведки нефти и газа как в стране, так и за её пределами.

Получение золотой медали на Женевской международной выставке изобретений стало важной вехой на пути выхода китайских технологий буровых растворов для глубоких скважин на международную арену. В дальнейшем команда академика Сунь Цзиньшэна будет продолжать совершенствовать микроскопические механизмы действия сверхвысокотемпературных буровых растворов, разрабатывать и внедрять экологически чистые реагентные системы, адаптированные к более глубоким пластам и жёстким эксплуатационным условиям, а также расширять масштабы распространения комплексных технологических решений. Таким образом, за счёт независимых инноваций в области буровых растворов будет укреплена технологическая база для разведки и освоения ресурсов на глубинах свыше 10 тысяч метров, что обеспечит надёжную поддержку усилиям государства по увеличению запасов и добыче нефти и газа, гарантированию энергетической безопасности и осуществлению экологически устойчивой, низкоуглеродной трансформации нефтегазовой отрасли.