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| 從深地塔科1井開(kāi)鉆看中國(guó)深地探索的前因后果 |
| 來(lái)源：中國(guó)石油報(bào) 時(shí)間：2023/6/14 |
盛夏時(shí)節(jié)，塔克拉瑪干沙漠沙雅縣境內(nèi)，深地塔科1井正穩(wěn)步向地下萬(wàn)米鉆進(jìn)。截至6月13日，這口萬(wàn)米科探井已開(kāi)鉆半個(gè)月，進(jìn)尺達(dá)2080米，表征良好。
探地萬(wàn)米，叩問(wèn)地宮，中國(guó)石油的這次深地探索意味著什么？面對(duì)可能的“九九八十一難”，中國(guó)石油是否做好充足準(zhǔn)備？而萬(wàn)米之下，是秘境還是險(xiǎn)境？
為何要挺進(jìn)深地？
上天、下海、入地，是人類探索自然的三大壯舉。
黨的十八大以來(lái)，習(xí)近平總書記發(fā)出了向地球深部進(jìn)軍的號(hào)召，并作出“能源的飯碗必須端在自己手里”等一系列重要指示批示。
“登月，30萬(wàn)公里，1969年實(shí)現(xiàn)；入地，30公里，至今遙不可及。”中國(guó)工程院院士李寧借助形象的對(duì)比表達(dá)入地之難。
作為入地的重要手段之一，超深鉆井被稱為深入地球內(nèi)部的“望遠(yuǎn)鏡”。現(xiàn)在已知地球平均半徑為6371公里，人類探索到的垂直深度僅有12.262公里，也就是蘇聯(lián)科拉SG-3井的深度。這意味著，人類花費(fèi)300年時(shí)間僅向地心前進(jìn)了0.19%。如果將地球比喻為雞蛋，那么現(xiàn)在連雞蛋殼都沒(méi)鉆破。
深地，究竟有何吸引力？
1864年出版的科幻小說(shuō)《地心游記》，描寫了一個(gè)有著大海、蘑菇森林和遠(yuǎn)古巨獸的地下世界。
深地，潛藏著這顆藍(lán)色星球的無(wú)窮奧秘，以及人類對(duì)未知領(lǐng)域的強(qiáng)烈好奇。開(kāi)展深地探測(cè)、創(chuàng)新深地科學(xué)理論、發(fā)展深地探測(cè)技術(shù)、解釋地球深部奧秘，成為解決人類面臨的能源資源和生存空間基本問(wèn)題的重要路徑。
我國(guó)也在積極探索。2016年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出，發(fā)展深海、深地、深空、深藍(lán)等領(lǐng)域的戰(zhàn)略高技術(shù)。作為踐行國(guó)家深地規(guī)劃的重要實(shí)踐，“深地塔科1井肩負(fù)著科學(xué)探索與油氣發(fā)現(xiàn)兩大任務(wù)。這口井取得突破后，對(duì)于保障國(guó)家能源安全具有重大戰(zhàn)略意義，對(duì)于搶占科技制高點(diǎn)具有重大實(shí)踐意義，對(duì)于擴(kuò)大油氣資源規(guī)模具有重大現(xiàn)實(shí)意義。”塔里木油田油氣工程研究院院長(zhǎng)馮少波表示。
“富煤貧油少氣”是我國(guó)能源發(fā)展面臨的現(xiàn)狀。在新能源大規(guī)模應(yīng)用之前，化石能源仍是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要資源。
數(shù)據(jù)顯示，世界新增油氣儲(chǔ)量的60%來(lái)自深部地層，我國(guó)83%的深地油氣仍有待探明開(kāi)發(fā)。我國(guó)深層超深層油氣資源占全國(guó)油氣資源總量的34%，其中陸上主要集中在塔里木、準(zhǔn)噶爾、四川、柴達(dá)木四個(gè)大型含油氣盆地，勘探前景十分廣闊。
“如果我們能在地下1萬(wàn)米或者更深的地方有新突破，對(duì)于緩解我國(guó)油氣資源短缺的局面、落實(shí)戰(zhàn)略資源接替有重要意義。”中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)理事、深層巖石力學(xué)與石油工程專委會(huì)副主任路保平表示。
何以向地萬(wàn)米？
人類向地下探索的嘗試，始于一個(gè)水坑、一眼鹽井；在向下掘進(jìn)中，不斷揭開(kāi)地表以下的“秘密”。
放眼現(xiàn)代石油工業(yè)，從21.7米深的美國(guó)德雷克井到約120米深的中國(guó)苗栗1井，人類在油氣領(lǐng)域不斷實(shí)現(xiàn)地層的深度跨越。
視線回到我國(guó)。回望我國(guó)陸上深層油氣探索史，最早可追溯到20世紀(jì)60年代，中國(guó)第一口深井——4718.77米深的大慶油田松基6井。2000年以來(lái)，隨著鉆井技術(shù)快速發(fā)展，鉆井深度紀(jì)錄不斷被刷新。2019年，塔里木油田輪探1井完鉆，垂直深度首次超越珠穆朗瑪峰的海拔高度；2023年，塔里木油田果勒3C井完鉆，深度達(dá)到9396米，刷新亞洲最深水平井紀(jì)錄。
從地下4700多米到9000米，中國(guó)石油工業(yè)走過(guò)了65年；從9000米到1萬(wàn)米，還需要多長(zhǎng)時(shí)間？
時(shí)間的長(zhǎng)短取決于決心與行動(dòng)。“我們的目標(biāo)就是要鉆穿寒武系，揭開(kāi)震旦系。”承鉆深地塔科1井的西部鉆探120001隊(duì)平臺(tái)經(jīng)理林楠曾參與輪探1井的鉆井作業(yè)，對(duì)此次作業(yè)充滿信心。
深地塔科1井設(shè)計(jì)鉆完井周期457天，這將創(chuàng)造全球萬(wàn)米深井鉆探用時(shí)最短紀(jì)錄。在我國(guó)邁向深地的征程上，深地鉆井從“一口井打兩個(gè)春節(jié)”，到現(xiàn)在“一年能打兩口井”，迎來(lái)歷史性的加速。
時(shí)間的長(zhǎng)短更取決于技術(shù)與實(shí)力。地質(zhì)理論創(chuàng)新指引尋油找氣的方向。深地塔科1井位于被稱為“死亡之海”的塔克拉瑪干沙漠。這里的油氣藏埋深普遍在6000米至1萬(wàn)米，地質(zhì)條件復(fù)雜、油藏類型多樣，是世界公認(rèn)的“勘探禁區(qū)”。
“塔里木盆地作為超深古老地層，走滑斷裂控制復(fù)雜縫洞儲(chǔ)層發(fā)育和油氣成藏，以往傳統(tǒng)的圈閉找油、背斜理論等不再適用了。”塔里木油田勘探開(kāi)發(fā)研究院副院長(zhǎng)、總地質(zhì)師楊憲彰指出，隨著對(duì)該地區(qū)地質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷加深，塔里木油田創(chuàng)造性地建立了獨(dú)具特色的“準(zhǔn)層狀”油氣成藏模式和沿大型走滑斷裂破碎帶富集油氣的“斷溶體”油氣成藏模式，解放了一批超深層“圈閉”，萬(wàn)米以深潛力巨大。
大國(guó)重器的加持保障向深向難挺進(jìn)。寶石機(jī)械公司創(chuàng)新研發(fā)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球首臺(tái)1.2萬(wàn)米特深井自動(dòng)化鉆機(jī)，鉆機(jī)性能與自動(dòng)化程度較普通鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)大幅提升，確保萬(wàn)米級(jí)深井打成、打快、打好。
在這臺(tái)鉆機(jī)上，配套有6000馬力絞車，可連續(xù)提升最大鉤載達(dá)900噸，承載起萬(wàn)米深層鉆具的“千鈞之重”。另外，寶石機(jī)械還相繼攻克智能控制一體化平臺(tái)集成技術(shù)等一批關(guān)鍵核心技術(shù)。“僅司鉆一個(gè)人就能實(shí)現(xiàn)對(duì)整臺(tái)鉆機(jī)的全程操控。”鉆機(jī)主設(shè)計(jì)師、寶石機(jī)械一級(jí)工程師李亞輝表示。
工程材料國(guó)產(chǎn)化突破創(chuàng)造攻堅(jiān)萬(wàn)米的條件。高溫、高壓是超深井鉆探過(guò)程中不可避免的共性難題。尤其是達(dá)到一定深度后，每向下1米，難度都有可能倍增。中國(guó)石油在抗200攝氏度以上高溫175兆帕高壓工具儀器、240攝氏度以上井筒工作液等瓶頸技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展持續(xù)攻關(guān)，不斷突破工程技術(shù)的“深度極限”。
“塔里木的超深層探索之路幾經(jīng)波折，但總體來(lái)說(shuō)，隨著國(guó)家科技實(shí)力的提升，塔里木的超深層前景光明、未來(lái)可期。”中國(guó)工程院院士羅平亞說(shuō)。
萬(wàn)米以深有何“洞天”？
1970年，蘇聯(lián)在靠近北極圈的科拉半島開(kāi)始鉆進(jìn)科拉SG-3井。根據(jù)記載，鉆進(jìn)過(guò)程中不僅發(fā)現(xiàn)了水，而且在鉆至9000米至1.2萬(wàn)米的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)巖芯里的黃金含量達(dá)到了4克/噸的品位。
萬(wàn)米以深，究竟還有何“寶藏”？深地塔科1井也許會(huì)給我們更多的答案。
曾經(jīng)，有世界油氣勘探開(kāi)發(fā)專家認(rèn)為，在8000米以深的高溫高壓環(huán)境中，埋藏?cái)?shù)億年的液態(tài)烴（即輕質(zhì)石油）早就燒干了。塔里木油田富滿10億噸級(jí)大油氣田的發(fā)現(xiàn)和一批超深探井的接連告捷，將原油成藏“死亡線”變成增儲(chǔ)上產(chǎn)的“生命線”，更加堅(jiān)定了石油工作者對(duì)萬(wàn)米深地油氣勘探的信心。
甚至，有可能解決基礎(chǔ)理論問(wèn)題。“當(dāng)井打到了1.5萬(wàn)米、2萬(wàn)米或垂深更深，有可能回答‘可否無(wú)機(jī)成烴’這個(gè)懸而未決的重大科學(xué)問(wèn)題。”李寧認(rèn)為。
通過(guò)對(duì)深地進(jìn)行取芯分析，可以揭示大陸地殼的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)，探索地球深部流體系統(tǒng)、地?zé)峤Y(jié)構(gòu)，并解決地球演化的一系列重大基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，是地球科學(xué)發(fā)展不可缺少的重要基礎(chǔ)。
萬(wàn)米以深探尋資源“寶藏”，萬(wàn)米以深磨礪自身能力。“我們要勇?lián)姑屗锬居吞锍蔀槌钣蜌饪碧介_(kāi)發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng)、主力軍。”中國(guó)工程院院士孫龍德表示，同時(shí)還要強(qiáng)化攻關(guān)，爭(zhēng)做超深油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)步的引領(lǐng)者。
萬(wàn)米鉆探是“磨刀石”，不只是挑戰(zhàn)地下未知的困難，更是對(duì)自我的超越。塔里木盆地在深地攻堅(jiān)的過(guò)程中要闖過(guò)鹽膏層、高陡構(gòu)造、高溫高壓、酸性氣層等一系列難關(guān)。多層次復(fù)雜井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難、復(fù)雜工況下井筒完整性保障難，對(duì)鉆機(jī)裝備及管材、儀器、鉆具等井下工具儀器都提出了新的更高要求。中國(guó)科學(xué)院院士高德利表示：“這就是深層鉆井中工程技術(shù)利器需要攻關(guān)的方向。下一步，希望能在井下工具、高溫高壓測(cè)控、新型管材等方面有所突破，為油田高效勘探作出新貢獻(xiàn)。”
萬(wàn)米超深井鉆井是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，代表著一個(gè)國(guó)家的鉆井最高水平，更是綜合國(guó)力的集中體現(xiàn)。以萬(wàn)米超深井為契機(jī)，孵化建立復(fù)雜井高端材料裝備的研發(fā)、制造與產(chǎn)業(yè)化基地，使我國(guó)掌握超深復(fù)雜油氣藏鉆完井理論、工藝和裝備的完整技術(shù)體系，培養(yǎng)一批專業(yè)化、跨學(xué)科人才隊(duì)伍，打造油氣資源勘探開(kāi)發(fā)（陸上）原創(chuàng)技術(shù)策源地，擦亮中國(guó)石油地質(zhì)科學(xué)、工程技術(shù)、裝備制造等上游業(yè)務(wù)全鏈條頂尖高端人才和萬(wàn)米超深層勘探的高端品牌。
“深地塔科1井的開(kāi)鉆，將推動(dòng)我國(guó)超深特深層鉆完井技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，奠定中國(guó)石油在萬(wàn)米深地油氣工程技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位。”中國(guó)工程院院士孫金聲表示。
“萬(wàn)米時(shí)代”的大幕已然拉開(kāi)。深耕深地，著眼未來(lái)，中國(guó)石油加快實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)，在突破萬(wàn)米“崇山”間搶抓先機(jī)、破浪前行，“領(lǐng)跑”世界深地科研領(lǐng)域，將保障國(guó)家能源安全提升到新高度，為全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家、全面推進(jìn)中華民族偉大復(fù)興貢獻(xiàn)石油力量。
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