時間:2023-06-15 次
盛夏時節(jié),塔克拉瑪干沙漠沙雅縣境內(nèi),深地塔科1井正穩(wěn)步向地下萬米鉆進。截至6月13日,這口萬米科探井已開鉆半個月,進尺達2080米,表征良好。
探地萬米,叩問地宮,中國石油的這次深地探索意味著什么?面對可能的“九九八十一難”,中國石油是否做好充足準備?而萬米之下,是秘境還是險境?
為何要挺進深地?
上天、下海、入地,是人類探索自然的三大壯舉。
黨的十八大以來,習近平總書記發(fā)出了向地球深部進軍的號召,并作出“能源的飯碗必須端在自己手里”等一系列重要指示批示。
“登月,30萬公里,1969年實現(xiàn);入地,30公里,至今遙不可及?!敝袊こ淘涸菏坷顚幗柚蜗蟮膶Ρ缺磉_入地之難。
作為入地的重要手段之一,超深鉆井被稱為深入地球內(nèi)部的“望遠鏡”?,F(xiàn)在已知地球平均半徑為6371公里,人類探索到的垂直深度僅有12.262公里,也就是蘇聯(lián)科拉SG-3井的深度。這意味著,人類花費300年時間僅向地心前進了0.19%。如果將地球比喻為雞蛋,那么現(xiàn)在連雞蛋殼都沒鉆破。
深地,究竟有何吸引力?
1864年出版的科幻小說《地心游記》,描寫了一個有著大海、蘑菇森林和遠古巨獸的地下世界。
深地,潛藏著這顆藍色星球的無窮奧秘,以及人類對未知領(lǐng)域的強烈好奇。開展深地探測、創(chuàng)新深地科學理論、發(fā)展深地探測技術(shù)、解釋地球深部奧秘,成為解決人類面臨的能源資源
和生存空間基本問題的重要路徑。
我國也在積極探索。2016年國務院印發(fā)的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出,發(fā)展深海、深地、深空、深藍等領(lǐng)域的戰(zhàn)略高技術(shù)。作為踐行國家深地規(guī)劃的重要實踐,“深地塔科1井肩負著科學探索與油氣發(fā)現(xiàn)兩大任務。這口井取得突破后,對于保障國家能源安全具有重大戰(zhàn)略意義,對于搶占科技制高點具有重大實踐意義,對于擴大油氣資源規(guī)模具有重大現(xiàn)實意義?!彼锬居吞镉蜌夤こ萄芯吭涸洪L馮少波表示。
“富煤貧油少氣”是我國能源發(fā)展面臨的現(xiàn)狀。在新能源大規(guī)模應用之前,化石能源仍是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要資源。
數(shù)據(jù)顯示,世界新增油氣儲量的60%來自深部地層,我國83%的深地油氣仍有待探明開發(fā)。我國深層超深層油氣資源占全國油氣資源總量的34%,其中陸上主要集中在塔里木、準噶爾、四川、柴達木四個大型含油氣盆地,勘探前景十分廣闊。
“如果我們能在地下1萬米或者更深的地方有新突破,對于緩解我國油氣資源短缺的局面、落實戰(zhàn)略資源接替有重要意義?!敝袊鴰r石力學與工程學會理事、深層巖石力學與石油工程專委會副主任路保平表示。
何以向地萬米?
人類向地下探索的嘗試,始于一個水坑、一眼鹽井;在向下掘進中,不斷揭開地表以下的“秘密”。
放眼現(xiàn)代石油工業(yè),從21.7米深的美國德雷克井到約120米深的中國苗栗1井,人類在油氣領(lǐng)域不斷實現(xiàn)地層的深度跨越。
視線回到我國?;赝覈懮仙顚佑蜌馓剿魇罚钤缈勺匪莸?0世紀60年代,中國第一口深井——4718.77米深的大慶油田松基6井。2000年以來,隨著鉆井技術(shù)快速發(fā)展,鉆井深度紀錄不斷被刷新。2019年,塔里木油田輪探1井完鉆,垂直深度首次超越珠穆朗瑪峰的海拔高度;2023年,塔里木油田果勒3C井完鉆,深度達到9396米,刷新亞洲最深水平井紀錄。
從地下4700多米到9000米,中國石油工業(yè)走過了65年;從9000米到1萬米,還需要多長時間?
時間的長短取決于決心與行動?!拔覀兊哪繕司褪且@穿寒武系,揭開震旦系?!背秀@深地塔科1井的西部鉆探120001隊平臺經(jīng)理林楠曾參與輪探1井的鉆井作業(yè),對此次作業(yè)充滿信心。
深地塔科1井設(shè)計鉆完井周期457天,這將創(chuàng)造全球萬米深井鉆探用時最短紀錄。在我國邁向深地的征程上,深地鉆井從“一口井打兩個春節(jié)”,到現(xiàn)在“一年能打兩口井”,迎來歷史性的加速。
時間的長短更取決于技術(shù)與實力。地質(zhì)理論創(chuàng)新指引尋油找氣的方向。深地塔科1井位于被稱為“死亡之海”的塔克拉瑪干沙漠。這里的油氣藏埋深普遍在6000米至1萬米,地質(zhì)條件復雜、油藏類型多樣,是世界公認的“勘探禁區(qū)”。
“塔里木盆地作為超深古老地層,走滑斷裂控制復雜縫洞儲層發(fā)育和油氣成藏,以往傳統(tǒng)的圈閉找油、背斜理論等不再適用了?!彼锬居吞锟碧介_發(fā)研究院副院長、總地質(zhì)師楊憲彰指出,隨著對該地區(qū)地質(zhì)認識的不斷加深,塔里木油田創(chuàng)造性地建立了獨具特色的“準層狀”油氣成藏模式和沿大型走滑斷裂破碎帶富集油氣的“斷溶體”油氣成藏模式,解放了一批超深層“圈閉”,萬米以深潛力巨大。
大國重器的加持保障向深向難挺進。寶石機械公司創(chuàng)新研發(fā)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全球首臺1.2萬米特深井自動化鉆機,鉆機性能與自動化程度較普通鉆機實現(xiàn)大幅提升,確保萬米級深井打成、打快、打好。
在這臺鉆機上,配套有6000馬力絞車,可連續(xù)提升最大鉤載達900噸,承載起萬米深層鉆具的“千鈞之重”。另外,寶石機械還相繼攻克智能控制一體化平臺集成技術(shù)等一批關(guān)鍵核心技術(shù)。“僅司鉆一個人就能實現(xiàn)對整臺鉆機的全程操控?!便@機主設(shè)計師、寶石機械一級工程師李亞輝表示。
工程材料國產(chǎn)化突破創(chuàng)造攻堅萬米的條件。高溫、高壓是超深井鉆探過程中不可避免的共性難題。尤其是達到一定深度后,每向下1米,難度都有可能倍增。中國石油在抗200攝氏度以上高溫175兆帕高壓工具儀器、240攝氏度以上井筒工作液等瓶頸技術(shù)領(lǐng)域開展持續(xù)攻關(guān),不斷突破工程技術(shù)的“深度極限”。
“塔里木的超深層探索之路幾經(jīng)波折,但總體來說,隨著國家科技實力的提升,塔里木的超深層前景光明、未來可期?!敝袊こ淘涸菏苛_平亞說。
萬米以深有何“洞天”?
1970年,蘇聯(lián)在靠近北極圈的科拉半島開始鉆進科拉SG-3井。根據(jù)記載,鉆進過程中不僅發(fā)現(xiàn)了水,而且在鉆至9000米至1.2萬米的過程中,發(fā)現(xiàn)巖芯里的黃金含量達到了4克/噸的品位。
萬米以深,究竟還有何“寶藏”?深地塔科1井也許會給我們更多的答案。
曾經(jīng),有世界油氣勘探開發(fā)專家認為,在8000米以深的高溫高壓環(huán)境中,埋藏數(shù)億年的液態(tài)烴(即輕質(zhì)石油)早就燒干了。塔里木油田富滿10億噸級大油氣田的發(fā)現(xiàn)和一批超深探井的接連告捷,將原油成藏“死亡線”變成增儲上產(chǎn)的“生命線”,更加堅定了石油工作者對萬米深地油氣勘探的信心。
甚至,有可能解決基礎(chǔ)理論問題。“當井打到了1.5萬米、2萬米或垂深更深,有可能回答‘可否無機成烴’這個懸而未決的重大科學問題?!崩顚幷J為。
通過對深地進行取芯分析,可以揭示大陸地殼的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu),探索地球深部流體系統(tǒng)、地熱結(jié)構(gòu),并解決地球演化的一系列重大基礎(chǔ)科學問題,是地球科學發(fā)展不可缺少的重要基礎(chǔ)。
萬米以深探尋資源“寶藏”,萬米以深磨礪自身能力。“我們要勇?lián)姑?,讓塔里木油田成為超深油氣勘探開發(fā)的主戰(zhàn)場、主力軍?!敝袊こ淘涸菏繉O龍德表示,同時還要強化攻關(guān),爭做超深油氣勘探開發(fā)技術(shù)進步的引領(lǐng)者。
萬米鉆探是“磨刀石”,不只是挑戰(zhàn)地下未知的困難,更是對自我的超越。塔里木盆地在深地攻堅的過程中要闖過鹽膏層、高陡構(gòu)造、高溫高壓、酸性氣層等一系列難關(guān)。多層次復雜井身結(jié)構(gòu)設(shè)計難、復雜工況下井筒完整性保障難,對鉆機裝備及管材、儀器、鉆具等井下工具儀器都提出了新的更高要求。中國科學院院士高德利表示:“這就是深層鉆井中工程技術(shù)利器需要攻關(guān)的方向。下一步,希望能在井下工具、高溫高壓測控、新型管材等方面有所突破,為油田高效勘探作出新貢獻?!?/p>
萬米超深井鉆井是一項系統(tǒng)性工程,代表著一個國家的鉆井最高水平,更是綜合國力的集中體現(xiàn)。以萬米超深井為契機,孵化建立復雜井高端材料裝備的研發(fā)、制造與產(chǎn)業(yè)化基地,使我國掌握超深復雜油氣藏鉆完井理論、工藝和裝備的完整技術(shù)體系,培養(yǎng)一批專業(yè)化、跨學科人才隊伍,打造油氣資源勘探開發(fā)(陸上)原創(chuàng)技術(shù)策源地,擦亮中國石油地質(zhì)科學、工程技術(shù)、裝備制造等上游業(yè)務全鏈條頂尖高端人才和萬米超深層勘探的高端品牌。
“深地塔科1井的開鉆,將推動我國超深特深層鉆完井技術(shù)實現(xiàn)跨越式發(fā)展,奠定中國石油在萬米深地油氣工程技術(shù)領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。”中國工程院院士孫金聲表示。
“萬米時代”的大幕已然拉開。深耕深地,著眼未來,中國石油加快實現(xiàn)高水平科技自立自強,在突破萬米“崇山”間搶抓先機、破浪前行,“領(lǐng)跑”世界深地科研領(lǐng)域,將保障國家能源安全提升到新高度,為全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家、全面推進中華民族偉大復興貢獻石油力量。