在四川廣元市劍閣縣姚家鎮(zhèn)青山環(huán)抱的一處低凹內(nèi)，70余米高的鉆機幾乎與山頭齊平。7月20日10時30分左右，隨著鉆桿開始轉(zhuǎn)動，全球首口地質(zhì)條件最復(fù)雜、鉆井難度最高的萬米科探井——深地川科1井在四川盆地開鉆。這是人類繼宇宙探索外，開啟地心探索的又一壯舉，標(biāo)志著我國油氣勘探開發(fā)工程技術(shù)與裝備水平進入萬米深層時代。
深地川科1井是在蜀地部署的萬米深地“超級工程”，由西南油氣田公司主導(dǎo)實施。該井位于四川盆地西北部劍閣潛伏構(gòu)造，四周群山環(huán)繞、層巒疊嶂，地面海拔717米，設(shè)計井深10520米，鉆至前震旦系20米完鉆。區(qū)域超深層疊置多套優(yōu)質(zhì)儲層，成藏條件優(yōu)越，一旦成功將有望發(fā)現(xiàn)新的超深層規(guī)模天然氣增儲目標(biāo)區(qū)。
對標(biāo)全球13項工程難度指標(biāo)
深地川科1井7項難度指標(biāo)世界第一
蜀道難，難于上青天。西南油氣田公司總地質(zhì)師楊雨介紹說，位于中國西南核心腹地的四川盆地在遠古時期是一片波濤洶涌的遼闊海洋，跟隨地殼運動歷經(jīng)數(shù)億年構(gòu)造演化，曾經(jīng)的汪洋大海變成了山地丘陵，擠壓形成了如今的封閉式四周臨山的菱形盆地。盆地內(nèi)部地下構(gòu)造變形強烈，沉積物由海相、海陸替換相變?yōu)殛懴啵S多風(fēng)化、腐蝕、剝蝕的物質(zhì)和巖石碎屑在盆地堆積了數(shù)千米厚，地質(zhì)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，超深層勘探開發(fā)難度居國內(nèi)首位。
萬米深地油氣鉆探是全球油氣勘探領(lǐng)域的超級工程，面臨諸多世界級難題，已成為衡量一個國家或企業(yè)工程技術(shù)與裝備水平高低的重要標(biāo)志之一。而地處四川盆地的深地川科1井因其復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)成為全球鉆進難度最高的萬米深井，對標(biāo)全球13項工程難度指標(biāo)，深地川科1井7項難度指標(biāo)位居世界第一。
據(jù)專家估算，深地川科1井面臨的壓力系數(shù)高達10套，是其他萬米深井的2~5倍，堪稱全球壓力系統(tǒng)最復(fù)雜的萬米深井，縱向無規(guī)則且頻繁變化的壓力系數(shù)將給鉆井工程帶來前所未有的挑戰(zhàn)。不僅如此，萬米之下，224℃的高溫能讓金屬鉆具像面條一樣柔軟，138兆帕超高壓環(huán)境如同深潛入1.38萬米的深海，遠超地球海洋最深處馬里亞納海溝的海水壓力，極易發(fā)生井壁坍塌、井噴井漏、材料失效等復(fù)雜事故。
全面解決核心技術(shù)“卡脖子”問題
裝備國產(chǎn)化率大幅提升至90%以上
針對以上難題，西南油氣田公司聯(lián)合攻關(guān)團隊，科學(xué)設(shè)計六開六完井身結(jié)構(gòu)，預(yù)留兩層套管應(yīng)對7500米以深未鉆揭地層的未知復(fù)雜，該類井身結(jié)構(gòu)為全球首創(chuàng);攻克抗220℃超高溫的深井水基鉆井液和油基鉆井液，并加快推進在萬米以深可能出現(xiàn)的超240℃極高溫的鉆井液技術(shù)研發(fā);同時，采用我國自主研發(fā)的12000米特深井自動化鉆機，配備4臺3000馬力70兆帕高壓泥漿泵，鉆臺機械手、動力貓道等自動化裝置全面采用電驅(qū)動，使用全新研發(fā)萬米級管柱自動化裝備，具備觸控式操作一體化管控，全面解決核心技術(shù)“卡脖子”問題，裝備國產(chǎn)化率大幅提升至90%以上。
1978年，西南油氣田公司成功實施了我國最早的超6000米深井女基井和首口超7000米超深井關(guān)基井。近年來，該公司“深地工程”取得蓬勃進展，2018年，五探1井突破8000米大關(guān)，刷新中國石油陸上井深紀(jì)錄;2022年，鉆成國內(nèi)首口9000米級超深水平井——雙魚001-H6井;今年2月，蓬深6井以9026米深度打破并至今保持亞洲最深直井紀(jì)錄，堪稱“地下珠峰”。 在不斷刷新地下深度的同時，西南油氣田公司科學(xué)研究也快速進入國際前沿，為深地川科1井提供了核心技術(shù)和裝備儲備。
深地川科1井的實施，開辟了我國陸上萬米超深層重大戰(zhàn)略接替新領(lǐng)域，將進一步揭露震旦系地層之下的演化秘密，對探尋萬米超深層規(guī)模油氣資源、創(chuàng)新形成我國特超深層油氣成藏地質(zhì)理論、推動我國油氣工程核心技術(shù)裝備能力進步意義重大。
揭秘
為什么要在四川
打一口萬米深井?
相比萬米之上航線密布的高空，萬米之下的地底顯得有些冷清，少有人關(guān)注。而這份神秘不禁讓人好奇：打一口萬米深井會通向哪里?萬米之下的地下世界是何模樣?一路向下會遇到什么?
近日，記者就上述問題采訪了參與“深地川科1井”鉆探的中國石油西南油氣田公司相關(guān)工作人員，為我們揭開“地下萬米之旅”的“冰山一角”。
通向5億到6億年前
“萬米之下的四川地底到底什么樣，可能需要等600多天才會有答案，目前暫時沒有可以借鑒參考的對象。”
中國石油西南油氣田公司總地質(zhì)師楊雨介紹說，目前四川已在6000~8000米超深層的蓬萊震旦系-下古生界取得重大勘探突破，證實了深層-超深層具備形成萬億規(guī)模巖性氣藏群的條件。8000米以上深鉆井僅“五探1井”和“蓬深6井”兩口，勘探程度極低，“所以就算是對油氣勘探業(yè)內(nèi)專家而言，萬米之下的地底也是知識盲區(qū)，目前相對明確的是，根據(jù)地質(zhì)學(xué)研究，該處萬米地下大約是5億到6億年前形成的。”
與普通油氣井不同，“深地川科1井”屬于科學(xué)探索井，除了尋找油氣資源之外，它還肩負(fù)著探索地球演化、生命起源和氣候變遷等重任。“說到勘探，大家一般都會關(guān)注能否發(fā)現(xiàn)油氣資源。在業(yè)內(nèi)看來，科學(xué)探索和油氣發(fā)現(xiàn)同樣重要。如果資料不完整，科學(xué)探索的意義就會很有限。這里所說的資料，首先就是巖石，即巖心。”地下世界的模樣藏在一塊塊“巖石之心”中。
楊雨表示，地下深處開采出來的巖心重見天日的那一刻，會將地層中記錄的海陸變遷、氣候冷暖的線索呈現(xiàn)于世人眼前。
據(jù)悉，在科學(xué)探索方面，“深地川科1井”的目標(biāo)是解決關(guān)于揚子克拉通西北緣構(gòu)造-沉積演化、萬米超深層成烴、成儲、成藏機理等科學(xué)問題，形成四川盆地萬米超深層天然氣成藏理論;在油氣發(fā)現(xiàn)方面，有望在川西北部地區(qū)震旦系-二疊系超深層發(fā)現(xiàn)多套天然氣工業(yè)產(chǎn)層，開辟規(guī)模有效利用萬米超深層天然氣資源的新局面，迎來新的儲量高峰增長期。
“通俗地說，將形成一張川西北邊緣區(qū)域萬米地下油氣地圖。”這張地圖不光有產(chǎn)油的點位，還是儲油的地層。
建設(shè)打開千億方盆地的“鑰匙”
“實施萬米深地探索工程，是比肩探月工程的‘國之重器’，事關(guān)國家科技和資源戰(zhàn)略。”西南油氣田公司企業(yè)技術(shù)專家趙路子說，“深地川科1井”有四個目標(biāo)：
?、倏铺侥繕?biāo)是獲取萬米地質(zhì)資料，突破傳統(tǒng)地質(zhì)認(rèn)識，形成中國特色萬米油氣成藏地質(zhì)理論;
②預(yù)探目標(biāo)是力爭獲得重大發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)全球陸上萬米垂深油氣發(fā)現(xiàn)零突破;
③工程目標(biāo)是形成自主可控的萬米關(guān)鍵核心技術(shù)體系，推動高端裝備國產(chǎn)化;
④人才目標(biāo)是打造國際領(lǐng)軍人才和一流技術(shù)服務(wù)隊伍。
我國正處在天然氣開發(fā)快速發(fā)展期。自2021年起，我國已成為全球除美國、俄羅斯、伊朗之外第四大天然氣產(chǎn)量大國，天然氣當(dāng)量已超過油的當(dāng)量，成為我國能源保護的新支柱。
趙路子介紹說，天然氣產(chǎn)業(yè)大國都有一個千億方氣田作為支撐，但我國目前還沒有，卻有很多個幾百億方、幾十億方的氣田。對此，中國能源戰(zhàn)略研究中心提出，沒有千億方氣田，就建設(shè)一個千億方盆地。四川盆地深層、超深層天然氣資源潛力巨大，是未來增儲上產(chǎn)的重要區(qū)域。四川盆地勘探開發(fā)時日已久，淺層、難度小的層系已開發(fā)得比較完善了。四川盆地要建設(shè)千億方基地，主要要靠深層和超深層，“深地川科1井”可以說是四川打開千億方盆地的“鑰匙”。
新聞多一點
成都有座巖心庫
存放巖心7.68萬米
相當(dāng)于8座珠穆朗瑪峰的高度
在深地川科1井之前，西南油氣田“深地工程”已取得蓬勃進展。1978年，成功實施了我國最早的超6000米深井女基井和首口超7000米超深井關(guān)基井;2018年，五探1井突破8000米大關(guān)，刷新中國石油陸上井深紀(jì)錄;2022年，鉆成國內(nèi)首口9000米級超深水平井——雙魚 001-H6井;今年2月，蓬深6井以9026米深度打破并至今保持亞洲最深直井紀(jì)錄，堪稱“地下珠峰”。
這些“深地工程”在發(fā)現(xiàn)大量油氣資源的同時，還形成了一座巨大的地質(zhì)資料“藏經(jīng)閣”，它就是巖心庫。該座巖心庫建于2003年，位于成都市，是國家自然資源部委托保管實物地質(zhì)資料的地方，也是四川盆地油氣發(fā)展的歷史見證和寶藏。該座巖心庫內(nèi)有10列鋼質(zhì)貨架，上面有8320個貨位，可存放巖心近20萬米。
中國石油西南油氣田勘探開發(fā)研究院分析實驗中心主任王麗介紹說，巖心是在鉆探過程中，用特殊的取心鉆具從地下取出的巖石樣品。巖心能夠真實地反映地下地層的時代，通過巖心不但可以找到油氣層，還可以認(rèn)識油氣層，為合理開發(fā)和改造提供地質(zhì)基礎(chǔ)。
“目前，庫內(nèi)存放了1395口井的巖心，總長約7.68萬米，相當(dāng)于8座珠穆朗瑪峰的高度。”王麗說。
成都商報-紅星新聞記者 林聰
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