Der kraftvolle „König der Böden“: Der „Universalboden“ bei Ultratiefbohrungen

Nachrichtenberichte, denen zufolge die Öl- und Gasbohrungen meines Landes im Tarimbecken kurz davor stehen, die 10.000-Meter-Marke zu überschreiten, haben hitzige Diskussionen und Bedenken hinsichtlich Tiefseebohrprojekten ausgelöst. Bloße 10.000 Meter sind lediglich ein Drittel der durchschnittlichen Dicke der Erdkruste, aber nur wenige Länder der Welt können so tief vordringen. In der wissenschaftlichen und technologischen Gemeinschaft herrschte schon immer Einigkeit darüber, dass es „nicht einfach ist, den Himmel zu erreichen, und unter die Erde zu gelangen, ist noch schwieriger.“ Die Tatsache, dass die Chinesen im Bereich der Erdkundung Rekorde gebrochen haben, zeigt, dass das Gesamtniveau der chinesischen Bohrtechnik weltweit führend ist.

Warum ist Tiefbohrung schwieriger als die Erforschung des Mondes und das Tiefseetauchen von Jiaolong? Dies liegt vor allem daran, dass die Gesteinsschichten und Gesteinseigenschaften der Erdkruste zu komplex sind und den Widerstand, den die Atmosphäre oder das Meerwasser allein bilden, bei weitem übersteigen. Jeder gewonnene Meter nach dem Durchbrechen der konventionellen Bohrtiefe ist eine Neueroberung. Bei Bohrungen in 10.000 Metern Tiefe lauern zahlreiche unvorhersehbare Risiken und jede noch so kleine Unachtsamkeit kann zu irreparablen Unfällen führen. Ohne die Unterstützung fortschrittlicher Technologien und ausreichender finanzieller und materieller Ressourcen wäre es ein Wunschtraum, die Tausende von Metern tiefen geologischen Geheimnisse zu erforschen.

In den letzten Jahren hat mein Land dank des kontinuierlichen Fortschritts in Wissenschaft und Technologie eine komplette Bohranlagenausrüstung hergestellt, die die Last von 10.000 Metern Bohrwerkzeugen tragen kann, über starke Leistung und automatisierte und digitale Steuerung verfügt, sowie hochfeste Bohrer, Bohrwerkzeuge und passende Prüfinstrumente. Dies ist jedoch nur eine der notwendigen Voraussetzungen für die Bohrung eines 10.000 Meter tiefen Lochs. Darüber hinaus ist es notwendig, eine Bohrflüssigkeit zu entwickeln, die hohen Temperaturen standhält, eine geringe Reibung aufweist und eine äußerst stabile Leistung bietet. Es dient der Zirkulation, Kühlung und Schmierung der Bohrwerkzeuge, der Aufhängung und Beförderung des Bohrkleins aus dem Bohrloch und gleichzeitig dem Schutz der Bohrlochwand, dem Ausgleich des ungewöhnlich hohen Drucks, der durch unterirdisches Öl, Gas und Wasser entsteht, sowie der Verhinderung von Bohrersteckenbleiben oder Blowout-Unfällen.

Im modernen Bohrbau dient Bohrflüssigkeit auch als Medium zur Übertragung tiefer geologischer Informationen und liefert Antriebskraft für die Drehung des Bohrmeißels. Man kann sagen, dass Bohrflüssigkeit das Kernelement ist, das die Sicherheit, Geschwindigkeit, Qualität und sogar den Erfolg des gesamten Bohrprojekts beeinflusst. Es wurde schon immer als unverzichtbares zirkulierendes Blut von Bohrprojekten angesehen. Der Hightech-Anteil darin steht dem der Herstellung von 10.000 Meter langen Bohrinseln und Bohrwerkzeugen in nichts nach. Eine so wichtige Bohrflüssigkeit sieht nicht hochwertig aus. Wer sich in der Bohrindustrie nicht gut auskennt, kann sich möglicherweise nicht vorstellen, dass es sich bei dieser multifunktionalen Kolbenbohrflüssigkeit tatsächlich um eine viskose Flüssigkeit handelt, die aus Erde als Grundmaterial hergestellt wird. Daher hat es in der Branche auch eine andere gebräuchliche Bezeichnung: „Bohrschlamm“.

Es versteht sich von selbst, dass sich gewöhnlicher Boden nicht zur Herstellung von Bohrschlamm eignet. Nur der König der Erde mit allmächtigen Kräften und überlegenen Funktionen ist das bevorzugte Ausgangsmaterial. Sein wissenschaftlicher Name ist Bentonit, auch bekannt als Bentonit oder Bentonit. In manchen Gegenden wird er von den Menschen auch Guanyin-Boden genannt. Bentonit ist ein Tonmineral, dessen Hauptbestandteil Montmorillonit ist. Es bildet Adern in verschiedenen Farben wie Grauweiß, Gelbgrün und Gelbweiß. Es lässt sich leicht schürfen und ist kostengünstig. Es ist weltweit weit verbreitet und mein Land verfügt über sehr große Reserven. Dieses Mineral verfügt über sehr gute Haft-, Ausdehnungs-, Adsorptions-, Plastizitäts-, Dispergier-, Schmier- und Kationenaustauscheigenschaften. Es gibt zwei Typen: auf Kalziumbasis und auf Natriumbasis. Der chemische Name lautet geschichtetes Alumosilikat. Nach dem Austausch mit chemischen Substanzen auf Salz- und Lithiumbasis verfügt es über eine sehr starke Suspensionseigenschaft. Nach der Ansäuerungsbehandlung weist es gute Entfärbungseigenschaften auf und seine chemischen Eigenschaften sind ziemlich stabil. Aus ihm lassen sich Hunderte chemischer Produkte herstellen, beispielsweise Klebstoffe, Adsorptionsmittel, Weichmacher, Katalysatoren, Desinfektionsmittel, Verdickungsmittel, Entkalker, Reinigungsmittel, Füllstoffe, Verstärker, Klärmittel usw. Aufgrund seiner extrem breiten Anwendungsmöglichkeiten hat er sich den Ruf des „Universaltons“ erworben.

Da Bentonit eine sehr gute Löslichkeit aufweist und große Mengen Wasser aufnehmen kann, wodurch sich sein Volumen auf das 10- bis 30-fache ausdehnt und eine glitschige, gelartige Flüssigkeit mit hervorragender Schwebefähigkeit und geringer Reibung entsteht, wird es von der Bohrindustrie natürlich bevorzugt und ist der ideale Rohstoff zur Herstellung von Bohrflüssigkeiten. Daher wird seit der Popularisierung des mechanischen Bohrens hochwertiger Bentonit bei Bohrprojekten von der Oberfläche bis in die Tiefe verwendet und bricht ständig Rekorde.

Bei extrem schwierigen Tiefbohrungen werden sehr hohe Anforderungen an die Qualität der Bohrflüssigkeiten gestellt. Für die Herstellung der Bohrflüssigkeiten ist ein engagiertes wissenschaftliches Forschungsteam erforderlich. Auf Grundlage der vorhergesagten Änderungen in der Schichtlithologie, die auftreten können, entwirft das Team sorgfältig die optimalen Parameter des Bohrschlamms, fügt dem Bentonit als Hauptmaterial eine Vielzahl chemischer Hilfsstoffe hinzu und passt die Gesamtleistung der Bohrflüssigkeit jederzeit an, um ein sicheres und schnelles Bohren zu gewährleisten. Es gibt ein bekanntes Beispiel. Im kritischen Moment, als Iron Man Wang Jinxi Anzeichen eines Blowouts entdeckte, sprang er in die Schlammpfütze und benutzte seinen Körper, um sie umzurühren und Zement hinzuzufügen, wodurch die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöht und der reißende Öl- und Gasfluss unterdrückt wurde. Diese weithin bekannte Heldentat verdeutlicht die wichtige Rolle, die Bohrflüssigkeit bei der Bohrkonstruktion spielt.

Die Ölindustrie ist ein großer Verbraucher von Bentonit. Nicht nur vertikale Bohrungen zur Erkundung und Erschließung von Öl- und Gasvorkommen erfordern große Mengen Schlamm, auch der Bau von Pipelines zum Transport von Öl und Gas sowie horizontale Bohrungen über Flüsse, Eisenbahnlinien und Straßen erfordern zirkulierenden Schlamm als Garantie. Unabhängig von der Bohrmethode ist die verwendete Schlammmenge proportional zum Durchmesser des Bohrlochs und der Tiefe oder Länge der Eindringtiefe. Im Allgemeinen beträgt die verwendete Schlammmenge mindestens das Doppelte des Bohrlochvolumens. In Sonderfällen, etwa bei Formationslecks, Gasinvasionsfehlern und Bohrungen in Öl- und Gasschichten mit ultrahohem Druck, erhöht sich die Menge um ein Vielfaches.

Derzeit beträgt die jährliche Bentonitproduktion meines Landes etwa 7 Millionen Tonnen und liegt damit weltweit an erster Stelle. Hochwertige Adern kommen hauptsächlich in Sichuan, der Inneren Mongolei und im Nordosten Chinas vor. Laut groben Statistiken beträgt der Bedarf der Erdölindustrie meines Landes an Bentonit bis zu einer Million Tonnen pro Jahr. Während wir die Tatsache feiern, dass die Bohrtiefe in meinem Land die 10.000-Meter-Marke durchbrochen hat, spielt auch das allmächtige Bentonit eine Rolle dabei.

Autor: Gong Ke