時(shí)間：2023-07-21 次
7月18日
人民日報(bào)海外版 5版 整版刊發(fā)了
《地下“迷宮”尋寶》
揭秘了中國石化在塔克拉瑪干沙漠
“深地工程”
地下尋寶的過程
站在珠穆朗瑪峰頂
如何將球投進(jìn)山腳下的籃筐？
一塊指甲蓋面積
如何承受10多頭大象的重量？
……
今天和大家講講
在超8000米深的地下“迷宮”
如何挖到寶！
位于新疆塔里木盆地的
順北油氣田基地
鉆塔聳立，鉆機(jī)轟鳴
2022年8月
中國石化命名順北油氣田為
“深地工程”順北油氣田基地
這是中國首個(gè)以
“深地工程”命名的油氣項(xiàng)目
順北油氣田基地成為
“深地一號”項(xiàng)目
順北油氣田基地已有50口油氣井
鉆探垂直深度
超過8000米
這些深井被稱為“地下珠峰”
5月1日，“深地一號”躍進(jìn)3—3XC井
正式開鉆
其設(shè)計(jì)深度為9472米
完鉆后將成為亞洲最深井
向地球深部挺進(jìn)需克服
超深、高壓、高溫、高含硫等困難
勘探開發(fā)難度極大
中國石化“深地工程”科研團(tuán)隊(duì)
持續(xù)發(fā)力深地油氣研究和勘探開發(fā)
創(chuàng)新發(fā)展深層海相地質(zhì)理論和勘探技術(shù)
逐步掌握了
超深層油氣優(yōu)快鉆井技術(shù)
為保障國家能源安全
貢獻(xiàn)重要力量
給地球“拍CT ”
在油氣勘探開發(fā)實(shí)踐中，一般認(rèn)為埋深超過6000米的地層為深層，埋深超過8000米的地層為超深層。
隨著中淺層油氣勘探開發(fā)程度不斷提高，油氣發(fā)現(xiàn)難度越來越大，向深層、超深層進(jìn)軍成為油氣勘探開發(fā)的必然選擇。
近年來，世界新增油氣儲量60%來自深部地層，深層勘探潛力巨大。中國深層、超深層油氣資源達(dá)671億噸油當(dāng)量，占全國油氣資源總量的34%。
“在埋深超過8000米的‘地下珠峰’找油，就好比站在珠穆朗瑪峰頂，要透過層層云霧，看清雅魯藏布江上的游船。”中國石化西北油田勘探開發(fā)研究院院長李宗杰說。
順北區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，走滑斷裂埋深大，且受地應(yīng)力影響不斷活動，油氣雜亂藏于斷裂帶內(nèi)部，形成一個(gè)天然“迷宮”。
穿越從新生界到古生界10多個(gè)地層層系，跨越近萬米深度尋找油氣，難度可想而知。
“地下珠峰”找油，離不開地質(zhì)理論的引領(lǐng)。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，地下要有油氣，一般要有原生油氣藏和優(yōu)質(zhì)儲蓋組合，曾經(jīng)有專家斷言：8000米以下地層的高溫會使原油基本裂解，是油氣勘探的禁區(qū)。
“中國石化科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了海相烴源巖生烴抑制模式，揭示了高演化階段石油裂解保存機(jī)理，把盆地液態(tài)烴保存下限拓展到近萬米深層，形成超深層斷控縫洞型油氣藏成藏新認(rèn)識，豐富了中國海相碳酸鹽巖油氣成藏理論。”李宗杰說。
“地下珠峰”找油，技術(shù)突破至關(guān)重要。為了讓8000米深的油氣儲集體“看得清、描得精、定得準(zhǔn)”，科研人員持續(xù)攻關(guān)，創(chuàng)新形成“超深層儲層立體成像技術(shù)”和“縫洞體精細(xì)雕刻技術(shù)”，將斷裂識別精度從30米提高至15米，可以對地層進(jìn)行360度掃描，相當(dāng)于給地球深部“拍CT”，使打油氣井實(shí)現(xiàn)從“摸著打”到“看著打”的轉(zhuǎn)變。
2021年3月，順北42X井獲得日產(chǎn)近千噸當(dāng)量工業(yè)油氣流，成為順北油氣田首口“千噸井”。目前，“深地一號”已落實(shí)4個(gè)億噸級油氣區(qū)，成為近10年來塔里木盆地石油勘探的新亮點(diǎn)。
為鉆井裝“導(dǎo)航”
如果說尋找油氣相當(dāng)于站在珠穆朗瑪峰頂向下瞭望，那么開采油氣則相當(dāng)于從珠穆朗瑪峰頂向山腳下投籃，命中難度極大。
盡管油氣井開鉆前已經(jīng)規(guī)劃好了鉆頭行進(jìn)路徑，但深入地下近萬米，仍然充滿未知。如何讓鉆頭精準(zhǔn)繞開各類地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，順利抵達(dá)目的地？
“開車導(dǎo)航時(shí)，我們常會用到提前預(yù)警、錯(cuò)峰換線的功能。那鉆井能不能也這樣，通過技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動導(dǎo)航呢？”中國石化江漢石油工程頁巖氣開采技術(shù)服務(wù)公司工程地質(zhì)研究所所長劉勇江，帶領(lǐng)工程地質(zhì)科研人員，研發(fā)出了地震剖面動態(tài)校正技術(shù)。
利用該技術(shù)，研究人員可預(yù)測鉆頭前方50—100米地層的斷裂帶、破碎帶、天然裂縫發(fā)育區(qū)和儲集體分布范圍，并形成實(shí)時(shí)地質(zhì)跟蹤圖像，實(shí)現(xiàn)鉆井風(fēng)險(xiǎn)與地質(zhì)分析可視化，提前做好鉆頭的“出行方案”。
近年來，“深地工程”勘探開發(fā)技術(shù)日益成熟。超深層地震精細(xì)描述與斷裂三維立體解析技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)斷裂帶的精細(xì)刻畫，精準(zhǔn)鎖定有利區(qū)帶。走滑斷裂帶斷控儲集體地質(zhì)建模、三參數(shù)空間定位等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)斷裂帶內(nèi)部儲集體結(jié)構(gòu)解析，精準(zhǔn)識別地下8000米斷裂帶內(nèi)部的米級縫洞。
用上“獅虎獸鉆頭”
鉆探行業(yè)有句話：“一深萬難。”鉆井到達(dá)一定深度極限后，每向下鉆探一米，難度都呈幾何倍數(shù)增長。
井深到9000米時(shí)，井底溫度達(dá)200攝氏度，地層壓力超過150兆帕，相當(dāng)于指甲蓋大小的區(qū)域承受10多頭大象的重量。
鉆井過程中，地面鉆機(jī)傳輸動力，帶動一節(jié)一節(jié)連起來的鉆桿旋轉(zhuǎn)，推動鉆頭“啃”碎地下巖石。行進(jìn)到地下八九千米時(shí)，近千根連接起來的鉆桿就像煮熟的面條一樣柔軟。
“我們技術(shù)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新形成‘高效鉆頭+耐高溫大扭矩螺桿’破巖技術(shù)。”中國石化石油工程公司副總經(jīng)濟(jì)師兼西北工區(qū)項(xiàng)目管理部常務(wù)副主任冷鑫說。
老一代石油人打井使用的是老式牙輪鉆頭，由于材料和工藝落后，鉆進(jìn)效率比較低，現(xiàn)在普遍使用金剛石復(fù)合片鉆頭。
“順北油氣田玄武巖硬度很高，金剛石鉆頭復(fù)合片容易崩齒，于是我們又研發(fā)出一種混合鉆頭，兼具牙輪鉆頭和金剛石鉆頭的優(yōu)點(diǎn)，取名‘獅虎獸鉆頭’。”冷鑫介紹。
井下動力工具（螺桿）技術(shù)也在進(jìn)步，以前螺桿功率低，不耐高溫，在井下使用壽命很短。現(xiàn)在使用的是大功率、長壽命、耐高溫螺桿，大幅提升了鉆探效率。
“深地工程”科研人員還成功研發(fā)出國內(nèi)首套抗溫200攝氏度、耐壓200兆帕以上的高精度隨鉆測量儀器，實(shí)現(xiàn)井底數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至地面，技術(shù)人員通過數(shù)據(jù)分析實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)整鉆頭在地下的行進(jìn)軌跡，引導(dǎo)鉆頭向著油氣層的方向前進(jìn)。
“一系列技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)了高效破巖、快速鉆進(jìn)的目標(biāo)。”冷鑫說，近3年，順北油氣田單井建設(shè)周期大幅縮短，由280天下降至目前最低只需97天。
研發(fā)“L型吸管”
胡楊郁郁蔥蔥，河面波光粼粼，水鳥翩飛起舞……這是位于塔里木河上游的濕地保護(hù)區(qū)。在這片“沙漠綠洲”之下，蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源。
保護(hù)區(qū)地下的油氣資源還采不采？能否既保護(hù)綠水青山又保障國家能源安全？2020年開始，西北油田加大力度搭建開放合作平臺，聚集內(nèi)外部科研力量進(jìn)行科技攻關(guān)。
科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出超深大位移技術(shù)，可以在保護(hù)區(qū)外打井，開采保護(hù)區(qū)地底下的油氣資源。
“常規(guī)的鉆井采油是向下打井，就像用一根吸管插到杯底喝豆?jié){。使用超深大位移技術(shù)則像是用一根L型吸管喝豆?jié){，管子插到杯子底部后，還要橫向延伸很長距離。”中國石化西北油田石油工程技術(shù)研究院鉆井研究所工程師楊衛(wèi)星說。
2022年2月，超深大位移技術(shù)首次應(yīng)用，深層水平鉆進(jìn)距離由210多米增至1400米，實(shí)現(xiàn)退出保護(hù)區(qū)后胡楊林下油氣開采的新突破。
今年5月1日，“深地一號”躍進(jìn)3-3XC井開鉆，運(yùn)用超深大位移技術(shù)，鉆頭到達(dá)7200米深的地層后，還將水平鉆進(jìn)3400多米，為獲取“沙漠綠洲”地底下的油氣資源建立通道。
在“又深又黑”的地下，想要通過大位移水平井準(zhǔn)確找到油氣，還必須給鉆頭裝上“眼睛”。
西北油田采用超深高溫高效定向技術(shù)，利用高精度隨鉆測控系統(tǒng)將地下深處信號實(shí)時(shí)傳輸至地面，讓鉆頭猶如長了眼睛，隨時(shí)調(diào)整行進(jìn)軌跡。
另外值得一提的是，順北油氣田油氣藏儲層平均埋深超過7300米，越往深處走，風(fēng)險(xiǎn)就越大。井下高溫高壓安全閥，則是油井生產(chǎn)的“安全衛(wèi)士”。西北油田科研團(tuán)隊(duì)與合作方，成功研制出一款壓力等級140兆帕、大通徑井下高溫高壓安全閥，實(shí)現(xiàn)了井下安全閥國產(chǎn)化。
今年1月，國家能源局公布2022年全國油氣勘探開發(fā)十大標(biāo)志性成果，“深地工程推動超深層油氣實(shí)現(xiàn)新突破”名列其中。
在挺進(jìn)“地下珠峰”、開掘油氣寶藏過程中，“深地工程”科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地質(zhì)理論、挑戰(zhàn)深度極限，形成一批關(guān)鍵核心技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)了特深井由“打不成”到“打得快、打得準(zhǔn)”的重大跨越。
