1. Достигнут значительный прогресс в разработке ключевых технологий глубокого бурения в пластах глубиной более 10 000 м

Для решения трудных задач при бурении сверхглубоких скважин глубиной более 10000 м со сверхвысокой температурой, сверхвысоким давлением и сложными системами давления, КННК разработала ряд основных технологий и оборудования, такие как автоматическая буровая установка для бурения скважин глубиной 12 000 м, высокотемпературные рабочие жидкости в стволе скважины и высокотемпературная система цементных растворов. На основе этих технологий и оборудования сформирована технология бурения скважин глубиной 10 000 м, которая обеспечила основу для быстрого бурения скважины Шэньдитакэ-1 и достижения мирового рекорда по самому быстрому бурению на суше скважины глубиной более 10 000 м.

Основные инновации и прорывы:

1) Разработка первой в мире автоматической буровой установки для бурения сверхглубоких скважин глубиной 12 000 м, разработка первой автоматической системы управления обсадными колоннами для бурения всей секции скважины глубиной 10 000 м.

2) Разработка высокотемпературного (≥240°C) полимерного бурового раствора на водной основе и тампонажных материалов, реагирующих на высокую температуру и давление, которые отлично работают в сложных условиях: наличие газа с высокой температурой, повышенной соленостью и кислотностью; неустойчивость стенок скважины в доломитных отложениях; поглощение раствора в крутопадающие трещины.

3) Инновационная разработка высокотемпературного цементного раствора, устойчивого к температуре 220°C, разработка технологии цементирования хвостовика в необсаженной скважине большой длины с наличием системы разных давлений на большой глубине более 10 000 м. Факт свидетельствует о наступлении новой эры разработанных КННК технологий цементирования сверхглубокой скважины при сверхвысокой температуре.

Скважина Шэньдитакэ-1 установила мировой рекорд по скорости бурения на суше скважины глубиной 10 000 м, и является первой в Азии и второй в мире скважиной с вертикальной глубиной более 10 000 м.

2. Прорыв в масштабном промышленном использовании металлоценового катализатора собственного производства

Металлоценовый полиэтилен (mPE) обладает превосходными свойствами, и уровень его производства оказывается важным показателем развития полиолефиновой промышленности страны. Металлоценовый катализатор — это «чип» производства mPE. Сосредоточиваясь на решении ключевых научных вопросов и технических проблем (проектирование структуры металлоценового катализатора и регулирование свойств металлоценовых катализаторов), КННК самостоятельно разработала высокоэффективный металлоценовый катализатор для производства mPE. Корпорация выпустила более 10 000 тонн продукции mPE и занимает лидирующие позиции в технологической конкуренции и будущем развитии металлоценовых полиолефинов.

Основные инновации и прорывы:

1) Технология контролируемого роста молекулярных кластеров метилалюмоксана (MAO). Путем индуцирования контролируемого роста кластеров MAO достигнута однородность активных центров катализатора, это отлично решило такие проблемы, как большое количество кристаллических точек, высокое содержание мелких порошков.

2) Технология функциональной модификации носителя катализатора. Инновационная замена фенилбора фтором для модификации носителя позволяет повысить интенсивность ключевых компонентов, нагрузка активного металла повысилась с 80% до 95%, что эффективно снизило расход MAO и сократило себестоимость производства катализатора на 10% и более.

3) Технология устранения селективности в реакциях свободного алюоминийметила. Фенольный ингибитор селективно уловил свободный TMA в растворе MAO, что увеличило количество эффективных активных центров катализатора, и активность катализатора повысилась на 25%.

Данная технология получила 20 патентов на изобретения, были опубликованы 7 научных статей в журналах, индексируемых в SCI/EI. Автономный катализатор был успешно использован в массовом промышленном производстве на установках производства газофазного полиэтилена с годовой производительностью 300 тыс. тонн (в Ланьчжоуской нефтехимической компании) и 78 тыс. тонн (в Дацинской нефтехимической компании) соответственно. Катализатор обладает превосходными комплексными характеристиками и дал возможность заменить импортные аналоги, что обеспечило независимость и контроль над ключевыми технологиями производства металлоценового полиэтилена. Технология способствует высококачественному развитию производства высококачественных полиолефинов в КННК.

3. Официальный выпуск большой модели «Куньлунь» с 70 миллиардами параметров

КННК создала большую модель «Куньлунь», которая охватывает все операции в апстриме, мидстриме и даунстриме, что способствует всестороннему и глубокому внедрению искусственного интеллекта в ходе новой индустриализации.

Основные инновации и прорывы:

1) Отечественный алгоритмический фреймворк «Шэнсы», отечественный метод обучения модели, отечественная система логического вывода и вычисления дали возможность реализовать стопроцентное местное содержание, обеспечили независимость и контроль над ключевыми технологиями.

2) Применение алгоритма шифрования капсула данных позволяет защитить безопасность важных данных на протяжении всего их жизненного цикла.

3) Использование параллельного алгоритма обработки смешанных длинных последовательностей, стратегии многократного расчета многослойного восприятия и т.д. дали возможность повысить производительность большой модели на 100% по сравнению с традиционными методами. Кроме того, применение таких технологий (построение модели с использованием знаний, полученных методом на основе слабо контролируемом обучении и самообучающегося обучения) обеспечило точность модели, и точность находится на передовом уровне в отрасли.

4) В отношении обработки сейсмических данных, скорость полноволновой инверсии увеличилась более чем в 10 раз. Модель также позволяет интерпретировать 8 ситуаций в сейсмических данных: прогнозирование трещин и пор, идентифицикация вулканических пород и т.д. Эффективность оценки качества цементирования скважин повысилась в 3–5 раз. В изготовлении устройств, большая модель способна автоматически составлять проектную документацию по гидравлическому управлению, что повысило эффективность проектирования на 70%.

Большая модель «Куньлунь» представляет собой первую в отрасли модель, охватывающую все аспекты энергетической и химической промышленности, и доступна для общества. В ноябре 2024 года большая модель была включена в список типичных примеров применения искусственного интеллекта в новой индустриализации, организованный Министерством промышленности и информатизации КНР, что подчеркнуло её значительное влияние на отрасль.

4. Локализация производства для замены иностранного производства и промышленное применение огромного инженерно-геологического программного обеспечения для гидроразрыва пласта (ГРП)

КННК разработала 11 ключевых технологий, такие как технология трехмерного моделирования нелинейных трещин, технология моделирования сложных искусственных трещин, технология четырехмерного моделирования геомеханического напряжения и т.д., на основе которых успешно разработала первую в Китае платформу для оптимизации гидроразрыва пласта FrSmart с полностью независимыми правами на интеллектуальную собственность, охватывающую геологические и инженерные работы. Эта платформа уже широко применяется на различных нефтяных и газовых месторождениях.

Основные инновации и прорывы:

1) Для высокоэффективного моделирования трещин, были разработаны технология трехмерного моделирования неплоских трещин и параллельное решение задачи с плотными матрицами миллиардного уровня с использованием GPU. По сравнению с передовыми мировыми аналогами, разница в результатах составляет менее 5%, но скорость обработки увеличилась более чем в 10 раз. Факт свидетельствует о полном решении проблемы моделирования трещин, обеспечив высокую скорость, точность и стабильность. Программа занимает передовое место в мире.

2) Для решения проблем, связанных с невозможностью одновременной оптимизации геологических и инженерных работ, корпорация разработала технологию динамического двухстороннего сопряжения для трехмерного моделирования геомеханики и продуктивности после ГРП. Инновации позволили перейти от статического трехмерного моделирования земного напряжения в нефтяных залежах к динамическому четырехмерному моделированию, точность пропасовывания при моделировании добычи увеличилась на 10%, таким образом, решены ключевые проблемы в геологических и инженерных работах.

3) Для моделирования полного цикла ГРП (до ГРП, во время ГРП и после ГРП), корпорация разработала платформу FrSmart2.0 с 9 модулями и более 50 функциями. Платформа способна обеспечить количественное, визуальное и интегрированное моделирование технологий ГРП, и является мощным инструментом для оптимизации и оценки всего жизненного цикла ГРП в нетрадиционных месторождениях нефти и газа.

По данной технологии были поданы заявки на 4 патента на изобретение, зарегистрированы 10 авторских прав на программное обеспечение, чтобы основная технология была полной независимой, и находится под контролем. По состоянию на конец 2024 года, технология была продемонстрирована и применена на более 10 000 участках для добычи сланцевой нефти и газа, плотной нефти и газа, а также метана из угольных пластов.

5. Успешная разработка первой мобильной интегрированной измерительной установки «ЯМР-лазер-КТ» для анализа образцов горных пород на буровой площадке

Высококачественное и верное измерение керна в приблизительном исходном состоянии на буровой площадке является ключевым условием для устранения погрешности, вызванной потерей углеводородов, изменением напряжения и структуры, а также для точного определения физических свойств и нефтегазоносности коллекторов. КННК успешно разработала первую в мире мобильную интегрированную измерительную установку «ЯМР-лазер-КТ» для анализа образцов горных пород на буровой площадке, достигнув значительного прорыва.

Основные инновации и прорывы:

1) Разработанная корпорацией первая в мире интегрированная установка «ЯМР-лазер-КТ» для непрерывного высокоточного изображения и измерения керна в приблизительном исходном состоянии на буровой площадке позволила проводить одновременное измерение петрофизических параметров, таких как элементный состав керна, минералогический состав, пористость, состав флюидов и насыщенность, что заполнило пробел в отрасли.

2) Разрешая проблемы в 5 ключевых технологиях, таких как катушки с высокой линейностью градиента (2,5%), короткое время эхорадиочастотных импульсов (0,2мс), высокоточные лазерные спектральные измерения в широком диапазоне) и т.д., корпорация впервые выполнила сканирование шлифов полноразмерного керна методом ЯМР через 1см и измерение релаксации D-T2, показатели системы достигли лидирующего международного уровня.

3) Инновационно разработана интеллектуальная система интеграционного анализа данных из нескольких источников. На основе результатов измерений несколько физических полей система смогла быстро создать цифровые двойники керна, которые обеспечили трехмерное высококачественное интеграционное изображение и численное моделирование. Система использовала данные совместно с крупным каротажным промышленным программным обеспечением CIFLog, что способствовала своевременному обнаружению углеводородов и эффективной разведке и разработке месторождений.

Данная технология получила 16 патентов на изобретение как в Китае, так и за рубежом, а также 8 авторских прав на программное обеспечение. Она была успешно применена в 210-х скважино-операциях на 17 нефтегазовых месторождениях, включая месторождения Чанцин, Дацин и Тарим. Общая длина измеренных полноразмерных кернов составляет более 6800 м. Технология способствовало переходу экспериментальных технологий от точечных и моноатрибутных измерений в лабораторных условиях к непрерывным и многопараметрическим измерениям непосредственно на буровой площадке, что обеспечило ключевую технологическую поддержку для эффективной разведки и разработки месторождений нефти и газа.

6. Первый океанографический измерительный прибор oSeis на глубине 3000 м предназначена для разведки сверхглубоководных нефтегазовых месторождений

Глубоководные нефтегазовые месторождения являются стратегически важными зонами для разведки и разработки нефтегазовых ресурсов. КННК разработала первый океанографический измерительный прибор oSeis на глубине 3000м, характеристики которого соответствуют передовым международным критериям. Прибор обеспечил независимость и контроль над оборудованием для сейсмической разведки в сверхглубоководных условиях.

Основные инновации и прорывы:

1) Корпорация инновационно разработала пьезоэлектрический детектор на глубине 3000 м, впервые создала «реберную» конструкцию, устойчивую к высокому статическому давлению, а также технологию развязки при вибрационной сейсморазведке, что решило ключевые проблемы в глубоководных работах.

2) Корпорация разработала первые отечественные низкопотребляющие атомные часы в масштабе чипа мощностью 120 милливатт, пригодных для морских исследований, инновационно разработала миниатюрную атомную камеру, технологию вакуумной упаковки CPT, методы синхронизации и калибровки многоканальных часов, которые позволили снизить стоимость продукта на 20% и преодолеть иностранную монополию.

3) Корпорация самостоятельно разработала подводный прибор, способный непрерывно работать на глубине 3000 м в течение 120 сут. Впервые разработаны технологии передачи подводной обратной информации, интеллектуальной калибровки положения и динамического управления питанием, которые отлично решают такие проблемы, как контроль качества, необходимость повторного позиционирования и короткое время работы под водой.

4) Корпорация создала системы управления глубоководными приборами, загрузки данных и контроля качества, которые обеспечили полную интеграцию аппаратного и программного обеспечения, ключевых компонентов и системы, исследования и разработки с производством. Благодаря чему реализовалось интеллектуальное управление всем процессом работы глубоководных приборов.

По данной технологии поданы заявки на 18 патентов на изобретение, из которых 4 уже были утверждены, 14 находятся на этапе рассмотрении (включая 2 заявки по системе PCT), зарегистрированы 7 авторских прав на программное обеспечение. В ходе сравнительных испытаний с зарубежными аналогами в рамках международных проектов OBN в ОАЭ и Катаре, качество данных, полученных с использованием данной технологии, оказалось одинаковыми. Технология прошла сертификацию VeRIF-i, наиболее авторитетную в сейсмической отрасли, и обеспечила независимую технологическую поддержку для повышения конкурентоспособности КННК на рынках высокотехнологичной морской геофизической разведки.

7. Инновации в геологической теории полной нефтегазовой системы способствовали открытию крупных запасов в свите Фэнчэн Джунгарского бассейна

В свите Фэнчэн Джунгарского бассейна развиты тонкозернистые карбонатные отложения на засоленных (щелочных) озерных бассейнах, здесь обнаружены огромные перспективы для разведки нетрадиционных углеводородов. Однако, нечеткие контрольные факторы коллекторов и неясные механизмы формирования залежей оказали серьезное отрицательное влияние на поиск и разведку. В результате междисциплинарных исследований КННК разработала инновационную геологическую теорию полной нефтегазовой системы и соответствующие технологии разведки ресурсов в свите Фэнчэн, что обеспечило основу для обнаружения новых нетрадиционных ресурсов объемом 1 млрд тонн.

Основные инновации и прорывы:

Разработана инновационная модель формирования залежей в рамках полной нефтегазовой системы, основанная на «связи между нефтематеринскими породами и коллектором», которая определяла последовательное распределение ресурсов: традиционные углеводороды в краях бассейна -углеводороды в плотных коллекторах на склонах -углеводороды в сланцевых коллекторах прогиба.

1) Определен механизм генерации углеводородов в нефтематеринских породах в свите Фэнчэн. Установлено, что в свите Фэнчэн развиты три типа материнских веществ: карпоспоры, дуналиелла и цианобактерии, которые последовательно созревали и продолжали генерировать углеводороды под контролем термической эволюции нефтематеринских пород.

2) Выявлен механизм формирования традиционных и нетрадиционных коллекторов в зависимости от гранулометрического состава в свите Фэнчэн. Разработана модель упорядоченного развития коллекторов: коллекторы конгломератов в краях бассейна, коллекторы доломитовых песчаников на склонах и коллекторы доломитовых глинистых сланцев в прогибе.

3) Выявлен механизм формирования залежей традиционных углеводородов под действием плавучести и формирования залежей нетрадиционных углеводородов путем самозакрытия. Установлен, что предел горловины для формирования нетрадиционных углеводородов составляет 0,7 мкм.

4) Разработан пакет технологий для детального описания, оценки и модификации глубоких нетрадиционных коллекторов, что обеспечило основу для открытия крупных залежей плотной (сланцевой) нефти объемом 1 млрд тонн в свите Фэнчэн.

Данная технология стала руководством для разведки нефти и газа в свите Фэнчэн, от традиционных залежей нефти в конгломератах на краях бассейна до нетрадиционных залежей углеводородов на склонах и в прогибе, были созданы 3 группы скважин для проведения эксперимента. Корпорация впервые в мире обнаружила полную нефтегазовую систему в практике, что имело важное значение для научного развития и практики разведки.

8. Огромный прорыв в технологии производства нейлона-66 с использованием бензола в качестве единственного сырья

КННК самостоятельно разработала комплектную технологию производства нейлона-66 с использованием бензола в качестве единственного сырья. Используя преимущества ресурсов бензола, корпорация создала независимую и контролируемую производственную цепочку, что обеспечило безопасность развития ключевых областей промышленности.

Основные инновации и прорывы:

1) Низкоуглеродная одностадийная технология окисления циклогексана до адипиновой кислоты. Разрешены технические проблемы, такие как высокоэффективный массоперенос при реакции катализа с межфазным переносом. Решены проблемы, возникающие при использовании традиционного двухстадийного метода: длительный процесс, высокое энергопотребление и значительные выбросы парниковых газов. По сравнению с двухстадийным методом, выбросы N₂O снижены на 90%.

2) Технология получения адипонитрила путем аммонолиза адипиновой кислоты с использованием метода гипергравитации. Разработаны три ключевые технологии, такие как замедление коксования в реакторе, высокоэффективное использование побочных продуктов и централизованная рекуперация аммиака, благодаря чему выход продукта увеличен на 5%.

3) Технология полимеризации нейлона-66 с использованием 6 методов. Решена проблема гибкого регулирования молекулярной массы, что позволило достигнуть суженного распределения молекулярной массы на 17% и разрушить барьер в производстве высококачественного нейлона-66 для текстильной промышленности.

4) Технология промышленного производства огнестойкого сополимера нейлона-66. Технология предназначена для решения проблем, таких как низкая степень превращения огнестойких добавок и низкая молекулярная масса полимера, благодаря чему можно контролировать молекулярную массу и структуру последовательности. Была построена первая в мире промышленная демонстрационная установка с производительностью 1000 тонн, что заполнило международный пробел в этой области.

На основе данной технологии сформирован первый в Китае комплектный технологический пакет для производства нейлона-66 с использованием бензола в качестве единственного сырья, который оказал поддержку построения устройства производства адипонитрила с годовой производительностью 50 000 тонн, устройства производства гексаметилендиамина с годовой производительностью 50 000 тонн, и устройства производства нейлона-66 с годовой производительностью 100 000 тонн.

9. Разработка и коммерциализация технологии производства полиолефиновых эластомеров (POE) газофазным методом

КННК впервые в Китае успешно разработала технологию производства полиолефиновых эластомеров (POE) газофазным методом. Были решены такие ключевые проблемы в сополимеризации с низкоуглеродными α-олефинами большого содержания, системе катализаторов и реконструкции термодинамического равновесия. Технология открыла новый газофазный метод, который имеет более короткий процесс, более низкую стоимость и более высокую применимость по сравнению с растворным методом, что сильно обеспечило независимость производства ключевых материалов, используемых для новых источников энергии.

Основные инновации и прорывы:

1) Металлоценовый катализатор с высокой сополимеризационной способностью для производства POE газофазным методом. Проведена многомерная оценка на основе анализа морфологии частиц металлоценового катализатора, распределения активных центров и соответствия кинетики высвобождения активности технологическим процессам. Выбран катализатор с подходящей активностью и высокой способностью сополимеризации, разрешены технические проблемы, такие как содержание мелкодисперсных частиц и контроль статического электричества.

2) Комбинированная технология отвода тепла из реактора. На основе термодинамических принципов рассчитан коэффициент теплопередачи полимеризационной системы и реконструировано термодинамическое равновесие.

3) Связь между многоуровневой структурой полиолефинов и макроскопическими свойствами. Сополимерные мономеры равномерно распределены в молекулярной цепи, плотность снизилась до 0,8780 г/см³, прозрачность более 91%, содержание летучих веществ менее 150 мг/кг.

По данной технологии поданы заявки на 14 патентов на изобретение. С помощью установки производства газофазным методом с годовой производительностью 120 000 тонн было разработано 7 новых продуктов, стабильная производительность которых составила более 10 000 тонн, 20 типичных клиентов успешно использовали данную технологию. Комплексные характеристики достигли международного уровня, что обеспечило независимость и контроль над ключевыми материалами для новых источников энергии и безопасность цепочек поставок.

10. Технология повышения степени сухости пара с использованием погружного электронагревателя мощностью 1 МВт, способствующая эффективной добыче вязкой нефти на большой глубине

Для решения проблем, таких как недостаточная степень сухости пара при разработке вязкой нефти на глубине более 1000 м, высокое энергопотребление котлов для нагнетания пара, высокие выбросы углерода и отсутствие революционных альтернативных технологий, корпорация ввела ряд инноваций и усовершенствовала конструкцию многотрубного кабеля, основные изоляционные материалы, материалы внешней бронировки, технологию предварительного изготовления. Корпорация решила ряд технических проблем, таких как предварительное изготовление материалов с маленьким внешним диаметром 38мм, проблемы изоляции при высоком напряжении 4кВ, устойчивость к высокой температуре 450°C, высокая плотность мощности 5 кВт/м, и разработала первую в мире технологию повышения степени сухости пара с использованием погружного электронагревателя мощностью 1 МВт. Было проведено промежуточное испытание в блоке Шу-1 на месторождении Ляохэ, в результате степень сухости пара увеличилась на 36%. Технология уже два года подряд номинировалась на международную премию Gulf Energy Information Excellence Award за выдающиеся научные достижения в области энергетической информации.

Основные инновации и прорывы:

1) Установлены критерии отбора залежей для термической добычи вязкой нефти с использованием электронагревателя. Впервые определены пределы внедрения вспомогательной технологии электронагрева при циклической обработке и переводе на режим вытеснения, что эффективно руководило выбором скважин для проведения испытаний.

2) Разработано первое в мире устройство для повышения степени сухости пара с использованием погружного электронагревателя мощностью 1 МВт. Устройство позволяет заменить газ электричеством и эффективно увеличивает степень сухости пара на забое скважины на 20% и более.

3) Разработано высоковольтное устройство частотного регулирования мощности для уровня напряжения 4кВ. С помощью технологии частотного регулирования мощности, путем разделения напряжения и частоты, а также регулирования напряжения при постоянной частоте, коэффициент преобразования энергии составляет 96,5% и более, технология способна обеспечивать точную регулировку мощности погруженного электронагревателя.

4) Впервые разработан устьевой герметизатор с электронагревом, устойчивый к высокой температуре и высокому давлению. Герметизация осуществляется с использованием двойных трубных плашек и трехступенчатого гидравлического уплотнения, на устье скважины инновационно предусмотрены долгосрочные высокотемпературные функции вспомогательной подвески и герметизации.

Данная технология была успешно использована во время промежуточного испытания по электронагреву в скважине Ду 84-33-69 в блоке Шу-1 месторождения Ляохэ. В результате чего добыча по группе скважин увеличилась на 22%, расход газа сократился на 27%. Технология позволяет повысить степень сухости пара на глубине более тысячи метров до 70%, значительно повышает коэффициент извлечения нефти на 30% и более, и способствует эффективной разработке вязкой нефти на большой глубине. После промышленного внедрения технология дает возможность эффективно вовлекать запасы вязкой нефти на большой глубине в разработку, что приведет к снижению энергопотребления и выбросов углерода при разработке вязкой нефти.