石榴云/新疆日报记者 于江艳
世界最高峰珠穆朗玛峰,高度为8848.86米,但若将其倒置放在马里亚纳海沟,其峰顶也无法触及底部,因为海沟最深处接近11000米,这是地球海洋的最深处。而在位于陆上的塔里木盆地,这个数字也标注着中国石油深地塔科1井的垂直深度。
2月20日,中国石油集团召开新闻发布会宣布深地塔科1井完钻。石榴云/新疆日报记者 于江艳摄
2月20日,中国石油集团宣布,日前,中国首口超万米科探井——深地塔科1井在地下10910米胜利完钻,成为亚洲第一口、世界第二口垂深井。
同样的深度,与海洋波涛汹涌的景象大不相同,这口井的周边砂砾遍布、满目荒凉,石油人就是在这样的环境下创造着奇迹。
来自地下万米的奥秘
我们生活的这片土地深处究竟是什么?地球深部到底隐藏着怎样的奥秘?相比于38万公里外的月壤样本,地球内部几公里深处的坚硬岩石仿佛近在咫尺,却又遥不可及。现在已知地球平均半径为6371公里,人类探索到的垂直深度仅有12.262公里,也就是苏联科拉SG-3井的深度。尽管探索地球深部奥秘很难且花费巨大,但人类的探索脚步却从未停止。
特别是作为深入地球内部的“望远镜”,万米深井钻探一小步,就是人类深地科学探索一大步。深地塔科1井钻至10910米,意味着中国石油人迈出了这至关重要的一步。
1月5日,深地塔科1井完钻。中国石油集团供图
在塔里木油田岩芯库中,来自深地塔科1井的三筒珍贵岩芯,正静静摆放在那里,无声述说着亿万年间的地质变迁。
伴随它们一同问世的,还有来自万米之下的岩屑、温压、油气水液面等12大类井下资料,借助阵列声波、地层元素、电成像等技术仪器,中国石油人录取了万米深层地质数据资料。
科研人员也由此绘制出我国第一份万米地质剖面图,为超深地层科研和资源勘查提供翔实的原始数据。深地塔科1井所在的塔里木盆地,是以超深层资源为主的含油气盆地。深层油气资源勘探开发是开展地球深部探测的重要组成部分,当前深层超深层已成为我国油气重大发现的主阵地。
相关数据显示,世界新增油气储量的60%来自深部地层,我国83%的深地油气仍有待探明开发。
近年来,塔里木油田90%的新增储量是从超深地层获取的。深井超深井的钻探,成为中国石油保障国家能源安全、当好能源保供“顶梁柱”的必由之路。
2015年1月,克深902井完钻井深达8038米,打破当时国内陆上超深井钻井纪录,成为中国石油陆上获得工业气流最深的一口井。2019年7月,轮探1井完钻井深达8882米,钻透“地下珠峰”,标志着寒武系吾松格尔组这一新层系的发现。2022年6月,双鱼001-H6井以9010米井深顺利完钻,创造我国陆上最深气井纪录……
一个又一个超深井的诞生,得益于勘探开发理论发展及技术进步;一个又一个新的战略资源接替区相继被开辟出来,向更深、更古老层系寻找油气资源,成为中国石油勘探开发的重要目标。
中国石油深井超深井钻井数量逐年增多,尤其是2017年到2024年底,6000米以深超深井数量从100口增长到1860口,8000米以深特深井数量从0口增长到208口。
一份份油气储量产量再攀高峰的捷报,书写着端稳端牢能源饭碗的生动实践。
2024年,中国石油油气保障量首破5亿吨,油气产量当量再创新高。
万米钻探闯关夺隘
10910米,是一组写满困难的数字。它代表了当今世界钻井技术的最高水平,同时也展现出一系列世界级的技术难题。
复杂的地层岩性变化是万米钻探的第一关。
从地面到万米地下,钻穿地层层系越多,岩性越复杂,地层温度越高、压力越大。
深地塔科1井自上而下要穿透12套地层,特别是越接近目标井深的地层,岩性变化越快。而每一次地层岩性的变化,都代表需要更换与之相适应的钻头、调整钻井液的各项配比。
深地塔科1井所用钻头达50余只。石榴云/新疆日报记者 于江艳摄
据统计,靠近地表的中浅层,一颗钻头一天最多能打600米进尺。而在万米以深,棱角分明的钻头平均进尺不过30米,就会磨损得近乎光滑,极端情况下每天钻探进尺不过数十米。
面对重重挑战,中国石油持续深化万米深层油气地质理论,应用地层精细化描述、VSP井中地震采集等技术,逐层对岩性开展预测分析,逐渐擦亮了探视地下的“双眼”。
塔里木油田勘探开发研究院风险勘探研究部台盆区风险勘探研究项目副经理罗新生说:“深地塔科1井成功完钻,验证了我们对万米以深地质理论认识的正确性,地质预测和实钻结果基本吻合,深度误差不到1%。”
高温高压是突破万米的第二关。
每往地下钻进100米,温度就会升高约2℃,万米之下面临220℃的高温。
面对世界级难题,中国石油打破传统钻井组织形式,搭建跨学科工作平台,以联合攻关的形式创新研发了抗220℃超高温钻井液、抗高温螺杆等工艺技术,万米取芯及电缆等资料录取装备实现突破,打造形成万米深井安全高效钻完井等一批关键核心技术。
超重超长的钻具成为第三关。
行至万米,井下钻具的长度与载荷都前所未有。超高吨位、超大扭矩的钻具在极小空间中高负荷运转,“难度不亚于蒙眼驾驶一辆大卡车在两条细钢丝绳上行驶。”中国科学院院士郝芳直言。
为此,中国石油集中攻坚,自主研制了全球首台12000米特深井自动化钻机。钻机连续提升最大钩载达900吨,有效解决了1200多节钻杆带来的高负荷难题。
问地万米“通关秘籍”
回望我国陆上深层油气探索史,最早可追溯到20世纪60年代,中国第一口深井——4718.77米深的大庆油田松基6井。
2000年以来,随着钻井技术快速发展,钻井深度纪录不断被刷新。时间的长短取决于决心与行动。
面对来自“地宫”的重重考验,油气勘探开发科技工作者瞄准新区带、新领域、新类型展开艰辛探索,推动超深勘探持续取得突破,让超深层油气宛如“地下太阳”冉冉升起。
从7000米到突破8000米,中国石油工业用了29年;从8000米到迈入9000米,用了15年;从9000米到冲破10000米大关,只用了3年。
深地钻井从“一口井打两个春节”,到现在“一年能打两口井”,迎来历史性的加速。
时间的长短更取决于技术与实力。万米井如何打成功?如何打得快?如何打得好?是石油人主攻的科研“山头”。
大漠深处的深地塔科1井。陈士兵摄
面对国外技术的封锁、地下岩层的挑战,石油人把科技创新当成高质量发展的第一动力,攻坚重大理论,攻关技术瓶颈。
深地石油人瞄准世界级地质与工程技术挑战,超前设立了涵盖万米特深层钻机、万米特深井复杂压力系统井身结构设计、抗高温高压钻工具及钻井液等核心技术及装备攻关项目,并分专业划分了6大研究方向16项专题研究,磨砺破地万米的“通关秘籍”。
在实际钻进中,中国石油持续发力,以地层磨砺技术,联合多方力量共同研发了承重达1000吨的吊卡、抗拉强度达到942吨的钻杆、高强度密封取芯工具等百余项国内顶尖装备和技术,有力推动了我国钻采装备产业链迭代升级。
为确保万米深井打成打好打快,中国石油优选在塔里木盆地承钻轮探1井等8000米以深井15井次、创10余项施工纪录的钻井队整建制接管万米钻机,从竞聘人员中精选超深井施工经验达10年以上的管理干部,打造了一支能征善战、作风优良的深地钻探铁军。
每一米深入探索,都是一次科技与创新的融合;每一次贯通,都是“国之大者”的使命担当。“塔里木的超深层探索之路几经波折,但总体来说,随着国家科技实力的提升,塔里木的超深层前景光明、未来可期。”中国工程院院士罗平亚说。
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