Отечественная высокотемпературная система электроснабжения для бурения нефтяных скважин обеспечивает прорыв, ускоряя разведку и разработку глубоких месторождений нефти и газа

Пекин, 15 апреля 2025 г. — На критическом этапе, когда разведка и разработка месторождений нефти и газа в Китае продвигаются к решению все более сложных задач и созданию более глубоких пластов, высокотемпературная система электроснабжения для бурения нефтяных скважин, совместно разработанная научно-исследовательским институтом энергетических технологий Чжунъю Кехао (Пекин) и Школа новой энергетики и материалов Китайского нефтяного университета (Пекин) недавно прошла промышленные испытания. Он успешно обеспечивает непрерывное и стабильное электроснабжение в течение более 500 часов в условиях высокой температуры 180°C, а основные показатели достигают лидирующего международного уровня. Это достижение разрушило многолетнюю монополию зарубежных стран на технологию высокотемпературного энергоснабжения при бурении и обеспечило поддержку ключевого оборудования для эффективной разработки сложных нефтяных и газовых месторождений, таких как сланцевый газ и глубоководная нефть в Китае.

Решение проблем с энергоснабжением в "Подземной печи" и преодоление технических проблем, связанных с высокими температурами

Глубокое бурение нефтяных и газовых скважин осуществляется в экстремальных условиях, таких как сверхвысокие температуры, высокая вибрация и сильная коррозия. Температура в скважине часто превышает 150°C. Традиционные системы электроснабжения подвержены сбоям в цепи и перебоям в подаче электроэнергии из-за недостаточной термостойкости электронных компонентов, что становится серьезной проблемой, ограничивающей эффективность глубокого бурения. Разработанная система высокотемпературных цепей электропитания достигла технологических прорывов благодаря трем основным инновациям:

1. Реконструкция системы устройств, устойчивых к высоким температурам: Независимые исследования и разработки силовых устройств из карбида кремния (SiC) и микросхем-драйверов из нитрида галлия (GaN) позволили повысить предел термостойкости до 200 °C, что на 80 °C выше, чем в традиционных устройствах на основе кремния.

2. Многоуровневая технология терморегулирования.: Благодаря микроканальному жидкостному охлаждению, наноизоляционным покрытиям и интеллектуальным алгоритмам контроля температуры разница температур ключевых компонентов регулируется в пределах ±5°C, что на 40% повышает эффективность отвода тепла.

3. Виброустойчивая схема резервирования.: Благодаря трехмерной упаковке и технологии гибкой печатной платы устойчивость схемы к вибрациям была увеличена до 50g (гравитационное ускорение), что позволяет адаптировать ее к условиям высокочастотных ударов при глубоком бурении.

Данные промышленных испытаний показывают, что система была применена в сверхглубокой горизонтальной скважине (глубина 6500 метров, забойная температура 178°C) на месторождении сланцевого газа Сычуань-Чунцин, обеспечивая непрерывное электроснабжение в течение 528 часов без сбоев, с колебаниями выходного напряжения менее ±1% и мощностью плотность составляет 300 Вт/дюйм3, что на 25% больше, чем у аналогичных импортных продуктов.

Ускорение внутреннего замещения и содействие снижению затрат и повышению эффективности при глубокой разработке месторождений нефти и газа

Долгое время рынок высокотемпературных источников питания для бурения был монополизирован иностранными компаниями, такими как Schlumberger (США) и Total (Франция), что приводило к высоким затратам на закупку оборудования и длительным циклам технического обслуживания. Успешное применение отечественной системы позволило снизить стоимость одного комплекта оборудования на 60% и сократить время обслуживания до 24 часов. Подсчитано, что при глубокой разработке месторождений сланцевого газа система может сократить цикл бурения одной скважины на 7-10 дней и снизить общие затраты примерно на 15 миллионов юаней.

"Это достижение знаменует собой переход Китая от "следующего" к "лидирующему" в области основного оборудования для высокотемпературного бурения", - сказал доктор Ли Мин, руководитель проекта и главный эксперт Zhongyou Кехао. Система была включена в каталог по внедрению китайского нефтяного оборудования, и в 2025 году планируется внедрить 50 комплектов в районах глубокой добычи нефти и газа, таких как бассейн Тарим в Синьцзяне и бассейн Сычуань, что, как ожидается, позволит ежегодно экономить более 200 миллионов юаней в иностранной валюте.

Поддержка целей "Двойного выброса углерода" и расширение возможностей для внедрения инновационных технологий экологически чистого бурения

В дополнение к технологическим достижениям, система повысила общую эффективность преобразования энергии до 96% за счет оптимизации конструкции, снизив потребление энергии на 40% по сравнению с традиционными источниками питания и сократив выбросы углекислого газа примерно на 3000 тонн в год. В сочетании с поддерживающей интеллектуальной системой управления энергопотреблением это позволяет осуществлять комплексное регулирование "источник-сеть-нагрузка-хранилище" на буровых платформах, открывая новый путь для экологичной и низкоуглеродной трансформации нефтегазовой отрасли.

Благодаря постоянному продвижению 14-го пятилетнего плана развития энергетики Китая в области глубокой разведки нефти и газа, широкомасштабное применение высокотемпературных систем электроснабжения еще больше укрепит энергетическую безопасность Китая и будет способствовать развитию высокотехнологичных, интеллектуальное и экологичное развитие цепочки производства нефтяного оборудования.