中國(guó)深度 大國(guó)“氣”度——解碼中國(guó)石油深地川科1井
7月的蜀北,崇山峻嶺間滿眼郁郁蔥蔥,一臺(tái)鉆機(jī)高聳入云。20日,隨著一聲長(zhǎng)鳴,我國(guó)第二口萬(wàn)米科探井——深地川科1井正式開(kāi)鉆。千年前,詩(shī)仙李白曾在這里感嘆“蜀道之難,難于上青天”;千年后,還是在這里,探索進(jìn)取的中國(guó)石油人問(wèn)地萬(wàn)米,譜寫(xiě)挺進(jìn)地下“新蜀道”的壯麗篇章。
(資料圖片)
向地深處尋找油氣,為什么是四川盆地?為什么是地下萬(wàn)米?為什么是中國(guó)石油?讓我們通過(guò)解碼深地川科1井,透視盆地的千年與萬(wàn)米,探尋其中的答案。
46億年前的孕育:四川盆地
5月30日,位于塔里木盆地的深地塔科1井鳴笛開(kāi)鉆,我國(guó)萬(wàn)米鉆井的序幕由此拉開(kāi)。
人們不禁期待:下一口萬(wàn)米井會(huì)在哪兒?
地球給出了一個(gè)關(guān)于資源稟賦的答案。
滄海桑田,時(shí)間宛如一位魔術(shù)師。從地球演變上看,在距今約6.3億年前,人類(lèi)還未出現(xiàn),四川盆地尚且不是“陸地”,而是滿眼汪洋。在多重構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響下,海盆、湖盆和陸盆相繼更迭,最終海水離場(chǎng),油氣開(kāi)始埋藏聚集。
研究盆地的縱向剖面,可以了解盆地的成藏條件。四川盆地從侏羅系至震旦系內(nèi)烴源巖發(fā)育良好,造就了四川盆地“滿盆氣、半盆油”的特點(diǎn)?!笆濉辟Y源評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,四川盆地?fù)碛薪?0萬(wàn)億立方米的天然氣資源量,居全國(guó)之首。而川北地區(qū)能最終被確定為此次深地川科1井的井址,也是因?yàn)檫@里“發(fā)育盆地內(nèi)最優(yōu)質(zhì)烴源巖和儲(chǔ)層,生烴與儲(chǔ)層條件優(yōu)越”。西南油氣田油氣資源處處長(zhǎng)謝繼容告訴記者。
眾所周知,地層溫度是影響深層鉆井的一個(gè)重要指標(biāo)。從儲(chǔ)層條件上看,松遼盆地、柴達(dá)木盆地在萬(wàn)米深度下溫度往往超過(guò)了300攝氏度,四川盆地則相對(duì)較低,在200攝氏度左右?!八拇ㄅ璧卦趪?guó)內(nèi)屬于‘溫盆’,在一定程度上降低了工程難度?!蔽髂嫌蜌馓锏刭|(zhì)勘探首席專(zhuān)家楊躍明指出。
歷史給出了一個(gè)傳統(tǒng)沿襲的答案。
一部千年蜀鹽史,也是一部鉆井史。
從李冰治蜀開(kāi)鑿出我國(guó)第一口鹽井——廣都鹽井,到漢代臨邛地區(qū)出現(xiàn)比西方首口油井早1700余年的“火井”;從北宋被譽(yù)為“石油鉆井之父”的卓筒井誕生,到清道光年間深達(dá)1100米的自貢燊海井鉆成,實(shí)現(xiàn)天然氣與鹵水同采,我國(guó)古代鉆井技術(shù)逐漸達(dá)到頂峰。
告別農(nóng)耕社會(huì),進(jìn)入工業(yè)社會(huì)。當(dāng)中國(guó)對(duì)石油與天然氣的渴求與新時(shí)期鉆機(jī)技術(shù)的相遇,讓四川又誕生了一場(chǎng)轟轟烈烈的石油會(huì)戰(zhàn),中國(guó)石油人自此開(kāi)始對(duì)盆地深層進(jìn)行新的探索。
從20世紀(jì)70年代開(kāi)始,國(guó)內(nèi)首口超6000米的女基井和國(guó)內(nèi)首口超7000米的關(guān)基井先后完鉆,賦予了四川盆地鉆探新的“高度”,世界陸上超深井的名冊(cè)中莊嚴(yán)地蓋上了“中國(guó)印”。
截至目前,中國(guó)石油在四川盆地累計(jì)完鉆8000米以深超深井8口,9000米以深超深井2口,其中蓬深6井完鉆井深9026米,創(chuàng)造了亞洲完鉆垂深最深的直井紀(jì)錄。這個(gè)紀(jì)錄還將繼續(xù)刷新。
川渝石油人給出了一個(gè)昂揚(yáng)奮進(jìn)的答案。
2022年,西南油氣田成功實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)油氣當(dāng)量3000萬(wàn)噸的跨越,成為我國(guó)第五大油氣田、第二大氣田。
據(jù)西南油氣田企業(yè)技術(shù)專(zhuān)家趙路子介紹,公司目前已形成了川中古隆起、川中-川西致密氣、盆地二疊系/三疊系、川南深層頁(yè)巖氣四大勘探主陣地。正是形成了資源有序接替的良好局面,讓中國(guó)石油在四川盆地有更多“底氣”,也讓在四川盆地內(nèi)尋找戰(zhàn)略接替資源成為現(xiàn)實(shí)。
資料顯示,四川盆地埋深超過(guò)8000米的天然氣資源量達(dá)6.6萬(wàn)億立方米,其中川西北地區(qū)就達(dá)4萬(wàn)億立方米。目前,川中蓬萊氣區(qū)已證實(shí),位于斜坡區(qū)超深層的碳酸鹽巖具有油氣成藏潛力,這給同樣是超深層碳酸鹽巖的川西北地區(qū)在萬(wàn)米深層鉆遇油氣增添了信心。
時(shí)間輪盤(pán)再次轉(zhuǎn)動(dòng),這一次,石油人再戰(zhàn)四川,向地球萬(wàn)米深處進(jìn)軍。
寫(xiě)滿困難的數(shù)字:10000米
地下1萬(wàn)米,究竟有多深?
地球上最高的山脈——珠穆朗瑪峰,雪面高程僅8848.86米;現(xiàn)已知海洋最深處——馬里亞納海溝,最深處約1.1萬(wàn)米。然而1萬(wàn)米放到整個(gè)地球結(jié)構(gòu)中,不過(guò)是地球直徑的0.1%。
地下1萬(wàn)米,究竟有什么?
中國(guó)“奮斗者”號(hào)載人潛水器抵達(dá)萬(wàn)米深海,帶回深淵宏生物、巖石和水體樣品;蘇聯(lián)科拉SG-3井鉆達(dá)目前人類(lèi)探索地球的最深處,在萬(wàn)米地層中發(fā)現(xiàn)了高達(dá)4克/噸的黃金。
深地川科1井向地萬(wàn)米,又能為我們帶來(lái)哪些收獲?
“要打到1萬(wàn)米,過(guò)去連想都不敢想!”在了解到深地川科1井開(kāi)鉆的消息后,65年前參加川中石油會(huì)戰(zhàn)的韓政安難掩心中的激動(dòng)。
而隨著多年來(lái)持續(xù)大規(guī)模的勘探開(kāi)發(fā),四川盆地淺層、難度小的層系已相應(yīng)開(kāi)發(fā)完善。正如楊躍明所說(shuō),如果在四川盆地的8000米、9000米地層仍然找到了大規(guī)模的油氣藏,那以后就可以在四川盆地超深層進(jìn)行大膽勘探,探索油氣的領(lǐng)域就大大拓展了。
深地探索,探尋地球奧秘,鉆至世界上最古老的沉積地層——南華系,解開(kāi)萬(wàn)米深部地層巖石和流體物理化學(xué)特征及原特提斯構(gòu)造域成盆之謎,這也是深地川科1井作為科探井的題中之義。
“這口井正好處于盆地的邊緣,用10520米打穿了這些地層,可以解決揚(yáng)子板塊在西北部邊緣地質(zhì)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題?!睏钴S明表示。屆時(shí),人們?cè)谒拇ㄅ璧氐幕亟Y(jié)構(gòu)、與青藏高原之間的構(gòu)造演化方式,乃至地球演化與起源等研究領(lǐng)域,都可能會(huì)產(chǎn)生新認(rèn)知、新突破。
“深地川科1井將對(duì)我國(guó)油氣勘探領(lǐng)域的拓展具有重大戰(zhàn)略意義,同樣也具有重大科學(xué)探索意義?!敝袊?guó)工程院院士孫金聲說(shuō)。
俗話說(shuō),上天難,入地更難。從地面到萬(wàn)米地下,其間要跨越地下的“萬(wàn)重崇山”,面臨高壓、高溫和狹小空間的核心難題。中國(guó)工程院院士李寧也曾指出,入地難度堪比登月。
就在剛剛過(guò)去的幾個(gè)月里,中國(guó)人對(duì)深地探索的刻度被不斷刷新:亞洲最深水平井——果勒3C井、亞洲最深直井——蓬深6井相繼完鉆,均突破9000米大關(guān)。
從9000米到10000米的這段距離,究竟還有多遠(yuǎn)?
以往的測(cè)井資料顯示,四川盆地在縱向上通常顯示有多層位油氣活躍,但壓力系統(tǒng)的復(fù)雜程度也隨之上升。在深地川科1井問(wèn)地萬(wàn)米的過(guò)程中,要穿越25套地層、10個(gè)無(wú)規(guī)則頻繁變化的壓力系統(tǒng),最極端時(shí)還要面對(duì)138兆帕壓力的沖擊——相當(dāng)于在指甲蓋上停著一輛1.3噸重的汽車(chē),又要同時(shí)經(jīng)受最高224攝氏度地溫的考驗(yàn)。金屬材料、橡膠材料、電子元器件能否在目的層發(fā)揮有效作用,仍有待檢驗(yàn)。
而萬(wàn)米深層將面臨的各種不確定性往往是更大的挑戰(zhàn)。西南油氣田勘探事業(yè)部副經(jīng)理丁偉表示,由于目前缺少針對(duì)深地川科1井可類(lèi)比的地質(zhì)構(gòu)造參考資料,對(duì)超深層地層壓力預(yù)測(cè)面臨不確定性,而預(yù)測(cè)不準(zhǔn)就可能會(huì)發(fā)生井漏、井噴等事故。
中國(guó)石油工程技術(shù)研究院規(guī)劃與支持研究所所長(zhǎng)黃洪春形容,深地川科1井的工程實(shí)施就像一輛大卡車(chē)行駛在兩條細(xì)鋼絲繩上。
最后1000米,又遠(yuǎn)不止1000米。
為此,中國(guó)石油組織了萬(wàn)米深地鉆探全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究與攻關(guān)。油氣和新能源公司先后聯(lián)合10余家單位,對(duì)深地川科1井進(jìn)行了多輪次可行性研究論證;西南油氣田為深地川科1井設(shè)計(jì)了六開(kāi)六完的井身結(jié)構(gòu),并預(yù)留兩層套管應(yīng)對(duì)7500米以深未鉆揭地層的未知復(fù)雜情況;川慶鉆探立項(xiàng)了40多個(gè)課題,為這口井的安全高效鉆進(jìn)提供科技支撐……
刀在石上磨,人在世上練??梢灶A(yù)見(jiàn),深地川科1井的鉆進(jìn),將對(duì)國(guó)產(chǎn)裝備技術(shù)水平、對(duì)測(cè)井、固井、試油等工程保障能力帶來(lái)前所未有的躍升。
“深地川科1井打成之后,我們將會(huì)在整個(gè)超深層的鉆探能力上有大幅提升?!弊鳛樯畹卮?井的承鉆方,川慶川西鉆探公司副總經(jīng)理陶云滿懷期待。
“在產(chǎn)學(xué)研深度融合的大背景下,高校系統(tǒng)乃至關(guān)聯(lián)行業(yè)都會(huì)受益。中國(guó)的深地工程將揭開(kāi)新的、歷史性的一頁(yè)?!敝袊?guó)石油大學(xué)(北京)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院院長(zhǎng)王建良認(rèn)為,深地川科1井的鉆成,將會(huì)對(duì)我國(guó)深地工程領(lǐng)域技術(shù)能力帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。
51天背后:中國(guó)石油的挺進(jìn)
深層超深層鉆井是油氣工程技術(shù)瓶頸最多、挑戰(zhàn)最大的領(lǐng)域,其技術(shù)能力反映的是一個(gè)國(guó)家或企業(yè)油氣工程技術(shù)的整體水平。
川科1井的開(kāi)鉆,意味著中國(guó)在51天內(nèi)密集開(kāi)鉆兩口萬(wàn)米深井,放在世界鉆井史上也尤為少見(jiàn)。為什么中國(guó)石油可以實(shí)現(xiàn)?
因?yàn)槟茉囱肫蟮呢?zé)任與擔(dān)當(dāng),是長(zhǎng)期以來(lái)從未放棄的追尋。
視線回到國(guó)內(nèi),我國(guó)資源條件好的油氣盆地在經(jīng)歷半個(gè)多世紀(jì)的開(kāi)發(fā)后,大部分區(qū)域勘探程度已進(jìn)入中高階段,例如松遼盆地、渤海灣陸上、鄂爾多斯盆地,資源探明率分別達(dá)到70%、53%和50%。這意味著,在中淺層發(fā)現(xiàn)大型資源富集油氣田的機(jī)會(huì)越來(lái)越渺茫。
“超深層鉆井就是為探索油氣資源戰(zhàn)略接替領(lǐng)域邁出的重要一步?!敝袊?guó)工程院院士羅平亞一語(yǔ)中的。
作為國(guó)有重要骨干企業(yè)和國(guó)內(nèi)最大油氣生產(chǎn)供應(yīng)企業(yè),中國(guó)石油始終以“為國(guó)找油、為民族爭(zhēng)氣”為己任,穩(wěn)固國(guó)內(nèi)油氣資源生產(chǎn)自給的“壓艙石”。因此,在更深、更古老層系尋找資源戰(zhàn)略接替區(qū),便成為保障國(guó)家能源安全的必然選擇。
因?yàn)榫C合實(shí)力的提升,已經(jīng)具備了向深突破的可能性。
近年來(lái),中國(guó)石油把創(chuàng)新作為引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力,在深地領(lǐng)域搶抓先機(jī)、提早布局。截至目前,中國(guó)石油在國(guó)內(nèi)各大含油氣盆地鉆成8000米以深井已超百口,不斷用高光表現(xiàn)與亮眼數(shù)據(jù)彰顯其在深地油氣領(lǐng)域勘探開(kāi)發(fā)的硬實(shí)力,刷新社會(huì)各界對(duì)大國(guó)央企的認(rèn)知。
中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院一級(jí)工程師朱光有指出,中國(guó)石油深層超深層天然氣產(chǎn)量占國(guó)內(nèi)總產(chǎn)量的1/3,是中淺層氣田的2.3倍。
常攀高山腿不軟,常過(guò)險(xiǎn)灘不怕礁。在歷經(jīng)重重考驗(yàn)后,中國(guó)已跨入“萬(wàn)米時(shí)代”。中國(guó)石油以昂揚(yáng)奮進(jìn)的姿態(tài)奔向萬(wàn)米,正是源于在深地領(lǐng)域的信心。
自信來(lái)自勘探開(kāi)發(fā)理論的創(chuàng)新。中國(guó)石油在安岳大氣田的勘探實(shí)踐中發(fā)展和完善了古老碳酸鹽巖成藏理論,并逐漸形成了“五古控藏”碳酸鹽巖成藏理論,為特大型氣田高效勘探開(kāi)發(fā)提供了強(qiáng)有力的理論支撐。
自信還來(lái)自工程技術(shù)的進(jìn)步。當(dāng)前,中國(guó)石油圍繞萬(wàn)米深地科學(xué)鉆探面臨的科學(xué)問(wèn)題和工程難題,設(shè)立了一批關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目,帶動(dòng)我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)取得新突破。自主研發(fā)的高性能PDC鉆頭、抗240攝氏度超高溫工作液體系,解決了極限溫度下“鉆不了”的技術(shù)難題;自主研制的12000米特深井自動(dòng)化鉆機(jī)可輕松吊起2列8節(jié)編組的CRH1A列車(chē),承載萬(wàn)米鉆具的“千鈞之重”……
在傳統(tǒng)能源轉(zhuǎn)型的浪潮中,中國(guó)石油數(shù)字化智能化的腳步也在加快。
井場(chǎng)內(nèi),司鉆控制房里專(zhuān)門(mén)配備了由中國(guó)石油自主研發(fā)的司鉆領(lǐng)航儀,可以全方位自動(dòng)為司鉆提供參數(shù),進(jìn)行優(yōu)化指導(dǎo),實(shí)時(shí)發(fā)出復(fù)雜預(yù)警信息,像是為鉆頭配上了智能導(dǎo)航。
井場(chǎng)外,位于北京中油技服的工程作業(yè)智能支持中心的中央大屏上,一張“云端”的大網(wǎng)將中國(guó)石油所有重點(diǎn)井與專(zhuān)家組緊密相連,全天候?yàn)橹攸c(diǎn)井的安全高效鉆進(jìn)保駕護(hù)航。
在深地川科1井開(kāi)鉆的同一時(shí)間,2100公里外,深地塔科1井正向著同樣的目標(biāo)不斷掘進(jìn),已鉆至5300米。神州大地,兩顆萬(wàn)米“雙子星”遙遙相望、攜手并進(jìn),成為中國(guó)石油打造深地領(lǐng)域油氣勘探開(kāi)發(fā)未來(lái)產(chǎn)業(yè)、加大國(guó)內(nèi)油氣勘探開(kāi)發(fā)力度、建設(shè)世界一流綜合性國(guó)際能源公司最生動(dòng)的寫(xiě)照。
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