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中國深度:「地下珠峰」開掘油氣寶藏

2022-11-21職場
中國深度:「地下珠峰」開掘油氣寶藏

陳夢羽 攝

黨的二十大報告指出,中國「基礎研究和原始創新不斷加強,一些關鍵核心技術實作突破,戰略性新興產業發展壯大,載人航天、探月探火、深海深地探測、超級電腦、衛星導航、量子資訊、核電技術、新能源技術、大飛機制造、生物醫藥等取得重大成果,進入創新型國家行列」。其中,深地探測的突破對於油氣勘探開發科技工作者而言,既是肯定,又是鞭策。

2016年5月30日,習近平總書記在「科技三會」上發出「向地球深部進軍」的號召。百萬石油人積極響應,矢誌保障國家能源安全,向科技創新更高峰攀登。

面對來自「地宮」的重重考驗,油氣勘探開發科技工作者瞄準新區帶、新領域、新型別展開艱辛探索,推動超深勘探持續取得突破,讓超深層油氣宛如「地下太陽」冉冉升起。2021年,中國石油打井總深度相當於鉆透3500多座「地下珠峰」。「中國深度」紀錄屢屢被重新整理,為保障國家能源安全奠定了堅實的資源基礎。

征服深地極限,新視野、新局面

挺進深層超深層

上天、下海、入地,是人類探索自然的三大壯舉。作為「入地」的重要手段之一,超深鉆井被稱為「深入地球內部的望遠鏡」。

2015年1月,克深902井完鉆井深達8038公尺,打破當時國內陸上超深井鉆井紀錄,成為中國石油陸上獲得工業氣流最深的一口井。

2019年7月,輪探1井完鉆井深達8882公尺,鉆透「地下珠峰」,標誌著寒武系吾松格爾組這一新層系的發現。

2022年6月,雙魚001-H6井以9010公尺井深順利完鉆,創造中國陸上最深氣井紀錄。

一個又一個超深井的誕生,得益於勘探開發理論發展及技術進步;一個又一個新的戰略資源接替區相繼被開辟出來,向更深、更古老層系尋找油氣資源,成為中國石油勘探開發的重要目標。

當前,中國深層超深層油氣資源占全國油氣資源總量的34%,主要集中在塔裏木、準噶爾、四川、柴達木4個大型含油氣盆地。這意味著超深層已經成為未來油氣增儲上產的主要領域。把深層的油氣資源探明、開發出來,才能更好地保障國家能源安全、支撐石油工業發展。

過去,東部地區深層井的概念是3500公尺,西部地區是4500公尺,而現在早已向地下推進超過1倍。中國石油深井超深井鉆井數量逐年增多,尤其是2016年以來,4500公尺以深深井數量年均增長20%以上,6000公尺以深超深井數量年均增長超過15%,8000公尺以深特深井數量年均成倍增長。

油氣資源勘探開發帶來油氣資源增儲上產的同時,石油地質理論持續突破,推動形成超深鉆完井、儲層改造技術等領域的突破與創新,形成一批原創性創新成果。

尤其是在塔裏木盆地,主力生油層埋藏普遍深於萬米,超深層發育規模儲集體等獨特地質條件,決定了其萬米深層資源十分豐富。據塔裏木油田勘探開發研究院執行董事、黨委書記蔡振忠介紹,超深井鉆進突破9000公尺後,有望在塔裏木盆地腹地再發現一個10億噸油氣田、在庫車山前再發現萬億立方米天然氣資源。

超深層勘探開發已成為中國石油增儲上產、效益增長的主體和未來上遊業務發展的重要戰略領域。

高擎技術利劍,破瓶頸、闖禁區

叩開深層「地宮」之門

在深邃的「地宮」尋油找氣,難於「蜀道」,堪比「登天」。

從塔裏木、準噶爾、四川、柴達木盆地來看,深層超深層鉆井面臨地質構造更復雜、安全鉆井難度更大等一系列世界級難題。

在號稱「死亡之海」的塔克拉瑪幹沙漠,地上是茫茫沙海,地下則是勘探禁區。井下200多攝氏度的超高溫和100兆帕以上的超高壓足以使堅硬的鉆井工具猶如面條一般柔軟。

「打探井就像開盲盒,只是開一個超深層的盲盒至少耗費幾千萬元,甚至上億元。在與世隔絕的戈壁荒漠奮戰幾百天,如果開出一個空盒子,對鉆井人而言,是比井還深的絕望;對勘探人而言,是比山還大的壓力。」有專家直言,國際上公認的鉆井13項難度指標中,塔裏木有7項名列第一。

超深井如何打成功?如何打得快?如何打得好?是石油人主攻的科研「山頭」。面對國外技術的封鎖、地下巖層的挑戰,石油人把科技創新當成高品質發展的第一動力,攻堅重大理論,攻關技術瓶頸。

在鉆井中,發揮關鍵核心作用的工具與裝備最富有科技含量,也最具科研挑戰性。如破巖效率高的高強度鉆頭,可以大幅縮短鉆井周期,讓超深井打得快;高精度的定向測量裝備給鉆頭裝上了「眼睛」,讓超深井打得準。

塔裏木油田油氣工程研究院鉆井所鉆井工藝室主任張權,一心撲在關鍵核心技術與工具的研發上。「十三五」期間,聚焦鉆頭最佳化,張權與團隊創新形成非平面齒PDC等新型高效鉆頭技術,牽頭研發了國內第一款非平面齒產品「三棱齒」,一舉突破行業技術天花板;聚焦地層評價,張權與團隊建立了一套復雜難鉆地層可鉆性綜合評價方法,最終攻關形成深地復雜難鉆地層鉆井一體化協同提速技術。

一把把技術利劍直插茫茫戈壁、沙漠深處、刀片山下,屢屢在地下迷宮尋得「寶藏」,捕獲了克深、博孜等一個又一個氣藏。

「超深井鉆進時可能遇到的難題,在這口井我們都遇到了。」對於在四川盆地的雙魚001-H6井,川慶鉆探公司90011鉆井隊隊長王堅毫不掩飾自己的焦急。為了克服超高溫、超高壓對施工帶來的不利影響,川慶鉆探自主攻關形成「鉆、測、固、完」全過程精細控壓鉆完井等核心技術與裝備工具,鑄就深層鉆探的科技利劍。

經過長期的攻關試驗,石油科技工作者逐漸打破地質與石油工程之間的專業壁壘,更加合理地銜接物探工程、測井技術、地質力學評價技術、錄井評價技術等環節,在減少鉆井復雜情況的同時,也減少了井內流體漏失和外溢。

科技創新速度的加快,將來自地下的不可能一一變為可能。如今,中國石油超深層勘探開發已成為技術含量最高的業務領域。

打造大國重器,擒「油龍」、降「氣虎」

賦能高品質勘探開發

工欲善其事,必先利其器。挺進深層超深層的「器」便是超深井鉆機和配套的鉆桿等鉆井工具。

超深井內建的超高溫、高壓內容,對鉆井裝置、工具、儀器、工作液等提出更高要求。但鉆井工具長期被國外壟斷,時常受制於人,且租賃價格高昂。要將能源的飯碗牢牢端在自己手裏,就必須攻克這一難關。

在塔裏木盆地地下構造最為復雜的庫車山前,塔裏木油田與寶石機械公司強強聯手,合力打造了國內首台四單根立柱9000公尺超深井鉆機;與寶雞鋼管公司合力攻堅,研發出「超級13鉻油管」,其效能更高、成本更低,在同區塊與進口油管的比拼中拔得頭籌。

由寶石機械自主研發的國產9000公尺超深井自動化鉆機,在雙魚001-H6井鉆進中多次創造紀錄。技術人員為其配備了井口自動化系統,能夠適應各種環境及鉆機安裝、吊運、操作、維護等各種要求,為產品的使用、維護與保養提供了極大便利。

寶石機械研發技術骨幹周天明認為:「寶石機械的鉆機助力鉆探企業不斷重新整理中國深井紀錄,同時也將促使我們不斷創新、追求卓越,為保障國家能源安全提供更加優良的裝備。」

油氣勘探開發越來越深,配套裝備制造能力則越來越強。重大裝備與關鍵核心技術的新突破,大大提振了中國石油向地層更深處進軍的信心。當前,多項重要油氣生產裝置實作國產化,自主研發的國產油基泥漿打破了國外長達數年的技術壟斷……一批批「石油重器」填補了國內空白,持續突破工程技術的「深度極限」。

每一米深入探索,都是一次科技與創新的融合;每一次貫通,都是「國之大者」的使命擔當。當下,石油人已在塔裏木盆地開啟萬米超深工程鉆探新征程,在更深、更復雜的地下為國「加油」、為國「爭氣」。

記者 | 高屾