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中国首口超万米深井:在沙漠腹地打出“中国深度”

中国石油深地塔科1井创造五大工程纪录,这是我国继“深空”“深海”之后,在“深地”领域取得又一重大进展

来源:本网专稿作者:时间:2025-02-28

□本报记者崔立勇

中国石油日前在京宣布,中国首口超万米科探井——深地塔科1井日前在地下10910米胜利完钻,成为亚洲第一、世界第二垂深井,圆满完成了科学探索和发现油气两大任务,推动了工程技术迭代升级。

深地塔科1井位于新疆阿克苏地区沙雅县境内,地处塔克拉玛干沙漠腹地,2023年5月30日开钻,是中国石油建设世界能源与化工创新高地的标志性工程。开钻以来,先后创造全球尾管固井“最深”、全球电缆成像测井“最深”、全球陆上钻井突破万米“最快”、亚洲直井钻探“最深”、亚洲陆上取芯“最深”五大工程纪录。这也是我国继“深空”“深海”之后,在“深地”领域取得的又一重大进展。

验证在万米深层仍有油气资源潜力

中国科学院院士郝芳表示:“深地塔科1井的顺利完钻验证了塔里木盆地在万米深层仍有油气资源潜力。”深地塔科1井成功从万米以下钻取了我国首份岩芯标本;全球首次在陆地万米深层钻探发现油气显示,丰富完善了万米深层油气地质认识。

塔里木盆地是我国最大含油气盆地,油气藏埋深普遍在6000米到1万米,目前已发现富满、博孜-大北等超深大型油气田,油气资源丰富、勘探潜力巨大。

郝芳分析,深地塔科1井刷新了油气储层保存的深度。在超深白云岩储层形成机理方面,通过测定分析发现万米以下白云岩和灰岩仍然发育有效储层,有效拓展了万米深层油气勘探领域。同时,这也改变了超深烃源岩生成机理和油气成藏理论认识。深地塔科1井在万米深层发现可燃烃类,有可能改变生烃死亡线的传统科学认识。

“深地塔科1井的钻探为我们探索万米深层油气地质特征,打开了一扇重要窗口。”郝芳说,“通过这口井的钻探成果,我们可以更加深入地了解塔里木盆地深层油气资源的分布规律和开发潜力,为制定更加科学的油气开发计划提供重要依据。”

资料显示,长期以来,中国石油加速突破深地油气勘探开发的技术瓶颈,截至目前累计在塔里木盆地打成8000米以深井191口,占全国的50%以上,全力保障国家能源安全。

中国石油股份公司副总裁兼油气新能源公司执行董事、党委书记何江川表示,近年来,我国加大了超深层油气领域的勘探开发力度,中石油在新疆和四川等地区的6000米~9000米深度已发现了一个10亿吨级大油田和3个万亿立方米大气区。超8000米以深领域已成为我国重要的油气接替领域。

用自主可控技术完成“入地”超级工程

中国工程院院士孙金声评价:“深地塔科1井顺利完钻,代表着我国深地‘井工程’全链条基础理论和关键核心技术取得了跨越式提升,标志着我国在深地领域实现了重大突破,已经走到了国际最前列。”

塔里木盆地作为大型复合叠合盆地,叠加多期构造运动,造就了超深层极其复杂的地质情况,被世界公认为“勘探禁区”。深地塔科1井从地表到钻抵万米,用时279天;从万米到最后近1公里,耗时300多天。万米钻探,每一米都是对未知的挑战,每一寸都是向极限的突破。

中国石油塔里木油田公司执行董事、党工委书记王清华介绍,万米科探井是全球油气勘探领域的一项超级工程,钻探深度相当于钻穿珠穆朗玛峰后,又向地下继续钻进两公里多,风险难度非常之大。

深地塔科1井地处塔克拉玛干沙漠腹地,地表环境恶劣,作业环境艰苦,对人的精神体能是极大考验。地下情况复杂,井下工况苛刻,对工艺技术提出极大挑战。全井要钻遇12套不同岩(物)性、不同压力系统的岩层,地质构造复杂多变,深部地层可钻性极差、井壁失稳严重,加之井下最高温度220摄氏度、最高压力145兆帕,常规钻井工具、材料、元器件难以适应如此苛刻的工况环境,极易造成工具损坏或材料失效,极易发生井眼垮塌、卡钻、恶性井漏等井下事故。井特别深,超重载荷,对装备工具提出极限要求。井筒自上而下首尾连接1130多根钻杆,自重超过350吨,最细的钻杆仅有杯口大小,钻杆断裂风险高、钻头冲击损伤严重。作业过程中,下套管时最大吨位达665吨,常规钻机的提升能力已无法满足钻探要求。

中国石油股份公司总地质师兼科技管理部总经理江同文介绍,针对世界级难题和极限挑战,中国石油联合集团内外企业、科研机构以及高等院校共计数万人开展集智攻关,并且自主研制了万米深钻十大“技术利器”。例如,自主研制的全球陆上首台“12000米自动化钻机”是万米深钻的“动力引擎”,提升能力达900吨,可轻松吊起2列动车组,自动化作业减少人工重体力劳动达到80%以上。

自主可控的万米关键核心技术体系,助推我国深地钻探系列关键装备、工具、材料迭代升级。在这批“国之重器”的支撑下,中国石油成功处置了多次井下复杂情况,连续钻穿12套不同岩性和压力层系的地层,最终与5亿多年前的岩石相遇,奠定了中国石油在万米深地工程技术领域的国际领先地位。

中国石油集团公司副总工程师,中国石油集团油田技术服务有限公司执行董事、党委书记杨立强表示,以超深层、超高温、超高压、超高应力为特点的陌生地层,让工程作业面临巨大考验。上天难,入地更难,企业用“探月”标准精准探索每一寸地下空间,像对待“身体”一样系统审视每一个作业环节。

“万米深井的成功钻探,标志着我国特深井关键核心装备和技术,通过了万米极端恶劣工况环境的检验,不仅丰富了我国钻井工程领域的工程技术系列,更为挑战深地极限、开发超深层油气资源提供了坚实的装备保障。”塔里木油田首席专家、深地塔科1井井长王春生表示,中国人依靠自己的力量,在“死亡之海”打出了“中国深度”。

5.4亿年前岩石标本堪比“月壤”

何江川表示,除了发现油气的重大任务,深地塔科1井还肩负着科学探索的重担。

第一,探索万米深部地层奥秘——研究万米深部岩石的物理化学特征,揭示5亿~6亿年前沉积盆地的古环境、古气候和古地理演化规律,探究古海洋的形成演化及其对沉积盆地发育的控制作用。第二,破解万米深层油气密码——研究超高温压条件下油气的生成机理、相态的变化和排出效率,油气储集层发育情况和油气富集的分布规律。

郝芳介绍,深地塔科1井的钻探取得宝贵的地质资料,主要包括岩芯岩屑、测录井、流体、温度、压力等资料。对这些重要资料开展系列综合分析实验,将向揭示深层地质奥秘迈进。

王清华表示,在万米深层取得珍贵岩芯,获得5.4亿年前岩石标本,珍贵程度堪比“月壤”。

郝芳分析,获取的万米以下实物资料,为国家万米以深油气资源勘查和潜力评价提供重要的原始数据。通过开展岩相学、岩石物性、力学特性、地球化学等综合分析,以期在重建盆地古地理格局、重大变革期板块演化过程、油气成因及生烃潜力、万米深层成储机制、油气成藏机理等基础地质理论方面取得重要进展,进一步回答万米深层领域重大科学和实践问题。

中国石油科研人员根据岩芯、岩屑以及测录井等地质样品和数据,绘制出亚洲第一份万米地质剖面图,为深地科学探索和油气勘探提供一手实物资料,将有力支撑地球深部结构与物质组成、地球演化、气候变迁等重大基础科学问题研究。

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