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“川”越万米,向地球深部进军!

日期:2023-07-21    来源:西油记

国际燃气网

2023
07/21
16:24
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关键词: 油气钻探 油气勘探 西南油气田公司

7月20日,四川省广元市剑阁县,深地川科1井现场,长笛响彻,掌声雷动——怀揣石油人能源报国理想的钻头正式破土,誓要开启地下10520米的神秘地宫!

1000多年前,诗人李白的一首《蜀道难》,让剑门关“天下第一雄关”的名声家喻户晓。

1000多年后,石油人在剑门关下的一钻,将克服诸多世界级难题钻出地下万米“新蜀道”。

上天难,入地更难。万米深地油气钻探工程代表了当今世界钻井勘探的最高水平,而深地川科1井因其复杂的地质结构,属全球地质条件最复杂、钻井难度最高的万米科探井。

如此艰难,为何还要钻?深地川科1井是中国石油深入贯彻落实习近平总书记“能源的饭碗必须端在自己手里”等重要指示精神的坚决行动,肩负着科学探索与油气发现两大任务,将助力我国加快实现高水平科技自立自强、打造超深油气原创技术策源地。

龙门山脚下,青山环绕间,深地川科1井的井区机械轰鸣,如同不知疲倦的集结号声,引领钻头向地球万米深部进军,经过未来600多天的作业后,将带我们一起揭开6亿年前古老地层的秘密。

从四川盆地出发

向地球深部要答案

万米深处有没有油气?

资源规模如何?

万米下地质是怎样的?

有什么新理论?

……

这是围绕地球深部油气探索的诸多讨论,也是人类孜孜不倦想要揭开的谜题。

向深地进军,探索地球奥秘,发掘深部资源,是地球科学发展的必然趋势。习近平总书记强调,向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。党的二十大报告更是明确指出,“加大油气资源勘探开发和增储上产力度,加快规划建设新型能源体系”“确保能源安全”。

一系列强有力的信号,都指向地下深处,同时也让世人对四川盆地有了更多的期待。

四川盆地,公认的天然气“聚宝盆”,截至目前累计探明天然气储量7.3万亿方,探明率仅18.3%,较低的探明率意味着勘探开发潜力巨大。

对此,西南油气田公司近年来以“深地工程”为抓手,不断向地下深处挺进。“十二五”以来,在四川盆地完钻8口8000米以上超深井,2口9000米以上特深井。其中,2018年,五探1井突破8000米大关,刷新中国石油陆上井深纪录;2022年,钻成国内首口9000米级超深水平井——双鱼001-H6井;今年2月,蓬深6井以9026米深度打破并至今保持亚洲最深直井纪录,堪称“地下珠峰”……

随着西南油气田公司油气勘探领域向深层超深层进军、向非常规油气勘探拓展、突破盆地边界向盆地外围延伸,勘探步伐不断加快,在超深层页岩气勘探和超深层古老碳酸盐岩勘探方面取得了重大成果。

“四川盆地勘探开发时日已久,浅层的、难度小的一些层系已开发得比较完善了。未来,四川盆地的天然气勘探主要是深层和超深层。”西南油气田公司总地质师杨雨告诉记者,目前,已证实地下8500米含有规模性的天然气,大家都想进一步往深部走,看看1万米下是什么样子。

不负众所期待,深地川科1井于7月20日正式开钻。记者了解到,该井位于四川盆地西北部剑阁潜伏构造,四周群山环绕、层峦叠嶂,地面海拔717米,设计井深10520米,钻至前震旦系20米完钻。区域超深层叠置多套优质储层,成藏条件优越,一旦成功将有望发现新的超深层规模天然气增储目标区。

然而,要想钻好、钻快、钻达深地川科1井,并非易事。因其复杂的地质结构,该井成为了全球钻进难度最高的万米深井,对标全球13项工程难度指标,7项难度指标位居世界第一。

世界级难度的背后,也意味着更多的空白将被填补、更多的疑问将被解答。

“实施这项全球深地探索的超级工程,国内外没有可供借鉴的理论技术和成熟产品。”西南油气田公司勘探开发研究院院长文龙告诉记者,因此,需开展大量系统性、开创性的攻关研究,有望形成原创性的理论认识,将强力推动与引领万米超深层碳酸盐岩油气地质理论认识的进步。

向科技高峰攀登

挑战全球顶尖难度

一个人站在喜马拉雅山顶能看清一支雅鲁藏布江上的游船吗?

对于人眼来说,答案是否定的。但对于深地川科1井来说,这样跨越巨大空间的精细描述,是可以做到的。

如今,西南油气田公司掌握的超深层储层立体成像和缝洞体精细雕刻等技术,能更精确地描绘出超深地层中岩石裂缝和孔洞的位置、体积等参数,为地球出更高清的CT图,看穿曾深不可测的“地下珠峰”。

看得清,只是第一步,能钻达,还需攻克重重困难。

“深地川科1井为三超气井,超深10520米、超高温224摄氏度、超高压138兆帕。”西南油气田公司工程技术处副处长马勇告诉记者,“三超”的背后,是一系列世界级难题。

据专家估算,深地川科1井面临的压力系统高达10套,是其他万米深井的2-5倍,堪称全球压力系统最复杂的万米深井,纵向无规则且频繁变化的压力系数将给钻井工程带来前所未有的挑战。

不仅如此,万米之下,224摄氏度的高温能让金属钻具像面条一样柔软,138兆帕超高压环境如同深潜入1.38万米的深海,远超地球海洋最深处马里亚纳海沟的海水压力,极易发生井壁坍塌、井喷井漏、材料失效等复杂事故。

“在反复论证期间,大家有很多担心,9000米能打成不代表1万米能打成。井深超过七八千米往下每走一米,难度不是线性增长,而是几何性的增长。”杨雨说。

针对上述难题,西南油气田公司联合攻关团队,科学设计六开六完井身结构,预留两层套管应对7500米以深未钻揭地层的未知复杂,该类井身结构为全球首创。同时,攻克抗220摄氏度超高温的深井水基钻井液和油基钻井液,并加快推进在万米以深可能出现的超240摄氏度极高温的钻井液技术研发。

不仅如此,该井还采用了我国自主研发的12000米特深井自动化钻机,配备4台3000马力70兆帕高压泥浆泵,钻台机械手、动力猫道等自动化装置全面采用电驱动,使用全新研发万米级管柱自动化装备,具备触控式操作一体化管控,全面解决核心技术“卡脖子”问题,装备国产化率大幅提升至90%以上。

井身结构设计、核心装备研发等方面的开拓创新,让深地川科1井成为了我国超深井钻探的标杆工程,因此也对井区的钻井队员提出了更高的技术要求。

川庆120006钻井队队长彭浩,是井站上有名的“博士”队长,据他介绍,“为了完成深地川科1井的钻井任务,全队配备了4名博士、3名硕士,还有多位高级技术人才。”站在高耸入云的深地川科1井前,彭浩紧张又兴奋,他告诉记者,经过前期的培训和磨合,他和他的队员有信心让深地川科1井钻得成、测得成、试得成!

从历史深处走来

向新征程大步迈进

油气勘探,对于中国尤其是四川而言,并不陌生。

“四川盆地油气勘探历史悠久,可上溯至秦汉时代,在人类石油、天然气的开采和利用方面有着特殊的地位。”随着西南油气田公司企业技术专家赵路子的介绍,穿越至历史深处,四川盆地寻油找气的画面浮现眼前。

清道光三年(1823年),位于今天四川省自贡市的燊海井正式开凿,历时13年钻成,井深达到1001.42米,这口井对世界石油天然气勘探开发技术产生了巨大的启蒙、奠基、推动作用。

1953年开始,四川盆地开始有计划、有规模地进行油气勘探,川中侏罗系石油会战、威远震旦系会战、泸州古隆起会战等中国油气工业史上的壮丽篇章陆续诞生。

1976年,彼时的中石油四川石油管理局在四川地区完成了第一口6011米的超深井——女基井,1977年完成的关基井井深7175米,为国内第一口超过7000米的超深井。

……

几代石油人秉持科学态度、攻坚克难、始志不移,持续发力深地油气研究和勘探开发,创新发展深层海相地质理论和勘探技术,逐步形成了海相克拉通盆地台内裂陷形成演化重建技术、碳酸盐岩多尺度储集空间精细刻画技术等多项处于国际领先的地质理论和技术体系,为保障国家能源安全贡献出重要力量。

不负禀赋资源、不负使命所托,四川盆地作为当前及今后一个时期我国天然气储量产量主要增长地区,如今又奋力向地下万米进军,开辟了我国陆上万米超深层重大战略接替新领域,将进一步揭露震旦系地层之下的演化秘密,对探寻万米超深层规模油气资源、创新形成我国特超深层油气成藏地质理论、推动我国油气工程核心技术装备能力进步意义重大。

中国工程院院士罗平亚表示,“在攻关过程中,我们将打造一批油气勘探超深层领域的‘国之重器’,形成一批基础性、原创性的科研成果,创建一批工程技术的工艺标准、规范和专利,打造国际领军人才和世界一流技术服务队伍,不断提升国家在油气勘探开发领域的核心竞争力和国际影响力。”

当前,深层、超深层已经成为我国油气重大发现主阵地,四川盆地的天然气勘探开发也不断向地球深部迈进。

作为西南地区最大的天然气生产和供应企业,当前,西南油气田公司已全面开启“上产500亿、奋斗800亿”的新征程。如今,随着深地川科1井的正式开钻,不仅标志着我国油气勘探开发工程技术与装备水平进入万米深层时代,也将为川渝地区国家天然气(页岩气)千亿立方米级产能基地建设开创深层勘探开发新局面,进一步夯实国家能源底气。


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