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探秘地下10910米

2025年02月22日10:11 | 來源:新疆日報
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上天、下海、入地,是人類探索自然的三大壯舉。

2月20日,中國石油集團宣布:部署在新疆塔裡木盆地的我國首口超萬米科探井——深地塔科1井,在地下10910米完鑽。自此,我國把入地的“亞洲深度”,標注在號稱“死亡之海”的塔克拉瑪干沙漠腹地。

這是我國繼深空“嫦娥奔月”、深海“蛟龍入海”之后,在深地領域實現的又一重大壯舉,標志著我國深地鑽井工程全鏈條基礎理論和關鍵核心技術實現重大突破和國產化替代,全面邁入“萬米時代”。

萬米探索,叩問地宮。深地塔科1井鑿穿地下10910米有何“洞天”?萬米以下發現了什麼?萬米深井之后路在何方?

萬米井下收獲驚喜

深地塔科1井肩負著科學探索和油氣發現兩大任務。

“完鑽深度10910米,兩大任務已基本圓滿完成。”中國石油塔裡木油田公司勘探開發研究院院長楊憲彰說,特別是萬米之下超深層的寒武系肖爾布拉克組發現優質油氣顯示,這是塔裡木油田收獲的最大驚喜。

“現場點火測試,火焰達到5—8米。”楊憲彰說,原以為隨著地層壓力增大,岩石結構越來越致密,萬米之下的岩石應該是壓成一塊,沒有孔隙、沒有油氣儲層空間,但當萬米之下取出來的岩芯真實地展現在眼前時才發現,原來萬米之下的岩石也是有孔有洞有縫的,且有著優質的油氣儲層發育。

為摸清深地地質結構、岩石物性等,深地塔科1井鑽至7000多米時,開始錄取岩屑資料,按照每間隔1米撈取10公斤岩屑標准制作標本。

深地塔科1井完鑽后,科研人員根據岩芯、岩屑以及測錄井等地質樣品和數據,繪制出亞洲第一份萬米地質剖面圖,為深地科學探索和油氣勘探提供一手實物資料,將有力支撐地球深部結構與物質組成、地球演化、氣候變遷等重大基礎科學問題研究。

“接下來將開展為期兩年的岩芯、岩屑分析研究。”中國石油塔裡木油田公司勘探開發研究院基礎研究部課題經理楊果說,井場上制成的岩屑標本有30余噸,已分批次運回岩屑庫。

楊果辦公桌上擺著10余份取自9000余米至1萬余米不等地層的岩屑樣品,其中最珍貴的一份是取自10900米地層的岩屑,相比其他岩屑,這份岩屑顏色更深,狀如黑芝麻粒。

“這是取自5.4億年前寒武系玉爾吐斯組的烴源岩。”楊果說,最近將開展烴源岩生烴能力分析。

烴源岩是能夠生成石油天然氣的岩石,也叫生油氣母岩。“過去,塔裡木盆地是海洋,寒武系時期生命大爆發形成盆地,后來在全球缺氧期間形成烴源岩。”楊憲彰說,10910米地層發現的烴源岩厚度、豐度、質量均超出預期。

傳統石油地質學理論認為,8000米以深是油氣成藏“死亡線”,因為如此深的地層,高溫高壓早已將油氣蒸干。

然而,深地塔科1井鑽至10910米后才發現,在井底溫度達到200攝氏度至210攝氏度、壓力達到145兆帕的10910米超深層,烴源岩的有效性依然非常好。楊憲彰表示,這為萬米深層發現油氣藏奠定了良好基礎。

五大紀錄背后的“獨門秘籍”

在全國科技創新大會上,習近平總書記指出,向地球深部進軍是我們必須解決的戰略科技問題。

貫徹落實習近平總書記關於“向地球深部進軍”“能源的飯碗必須端在自己手裡”等重要指示精神,2023年5月30日,深地塔科1井在塔克拉瑪干沙漠深處鳴笛開鑽。

2025年1月5日,深地塔科1井順利完鑽,創造了全球尾管固井“最深”、全球電纜成像測井“最深”、全球陸上鑽井突破萬米“最快”、亞洲直井鑽探“最深”、亞洲陸上取芯“最深”等五大工程紀錄。

是什麼科技利器支撐深地塔科1井迭創亞洲乃至全球紀錄?

“是我國鑽井裝備技術的不斷迭代升級。”中國石油塔裡木油田公司首席專家、深地塔科1井井長王春生表示,萬米深井的成功鑽探,標志著我國特深井關鍵核心裝備和技術,通過了萬米極端惡劣工況環境檢驗,不僅豐富了我國鑽井工程領域工程技術系列,更為挑戰深地極限、開發超深層油氣資源提供了堅實裝備保障。

面臨超深、超高溫、超高壓、超長裸眼段,高應力、高研磨、高鹽,多套壓力體系、多種復雜岩性等“四超”“三高”“兩多”挑戰,深地塔科1井自上而下穿透了12套地層,這意味著必須要掌握當今世界鑽井技術的最高水平,攻克一系列世界級技術難題。

關鍵核心技術是要不來、買不來的。中國石油自主答好“向深地進軍”這道題,瞄准世界級地質和工程技術挑戰,超前設立了涵蓋萬米特深層鑽機、萬米特深井復雜壓力系統井身結構設計、抗高溫高壓鑽工具及鑽井液等核心技術及裝備攻關項目,並按專業劃分6大研究方向16項專題研究,磨礪破地萬米的“獨門秘籍”。

深地塔科1井使用過的科技利器包括:全球首台12000米自動化鑽機,同時配備鐵鑽工、機械手、液壓卡瓦等自動化設備,提升載荷由675噸提升至900噸,可輕鬆吊起15節滿載的貨運火車車廂﹔抗240攝氏度高溫取芯工具及高效取芯鑽頭,促成井下岩芯切得動、抓得住、取得出……

中國石油塔裡木油田公司鑽工具高級技術專家盧強介紹,深地塔科1井鑽井裝備、材料國產化率達90%以上。

“深地塔科1井順利完鑽,不僅是油氣工程技術的壯舉,更是產業轉型升級的裡程碑。”中國工程院院士孫金聲表示,通過關鍵核心技術攻關,我國初步打造出自主可控的國產化高端鑽完井工程技術裝備及創新制造產業鏈,推動形成涵蓋重大裝備、高端工具、新型材料、專業軟件的鑽井工程產業集群。

孫金聲認為,深地塔科1井推動了我國在鑽井工程產業鏈上的延伸與整合,帶動基礎材料、工業軟件、電子元器件等相關制造業發展,實現產業鏈自主可控,提升了產業鏈的整體水平和國際競爭力。

開啟深地探索的星辰大海

萬米深地,是國際公認的解決生命起源、地球演化等重大科學問題的前沿領域。

“萬米超深領域的生烴機理、規律有效儲層的形成與保持機制以及油氣成藏與富集規律等尚屬於認知盲區。”中國科學院院士郝芳表示,深地塔科1井的鑽探為我國探索萬米深層油氣地質特征打開一扇重要窗口,為我國在全球深地油氣勘探領域贏得了更多話語權和主動權。

深地塔科1井改變了超深烴源岩生成機理和油氣成藏理論認識。郝芳認為,深地塔科1井在萬米深層發現可燃烴類,有可能改變生烴死亡線的傳統科學認識。通過開展岩相學、岩石物性、力學特征、地球化學等綜合分析,以期在重建盆地古地理格局、重大變革期板塊演化過程、油氣成藏機理等基礎地質理論方面獲得重要進展,進一步回答萬米深層領域重大科學和實踐問題。

當前,深層、超深層已成為我國油氣重大發現主陣地。郝芳表示,通過深地塔科1井鑽探成果,可以更加深入地了解塔裡木盆地深層油氣資源分布規律和開發潛力,為制定更加科學的油氣開發計劃提供重要依據。

近年來,我國加大超深層油氣領域的勘探開發力度,中國石油在新疆和四川等地的6000米至9000米深度,已發現一個10億噸級大油田和3個萬億立方米級大氣區。

中國石油股份公司副總裁兼油氣新能源公司執行董事、黨委書記何江川表示,8000米以深領域已成為我國重要的油氣接替領域,中國石油國內探區超8000米以深領域剩余資源174億噸油當量,在塔裡木盆地庫車山前、准噶爾盆地南緣、四川盆地中古隆起北斜坡等地已取得重大勘探突破,預示著超深層領域是我國未來油氣勘探開發重大戰略發展方向。

“在深地認識、探索、勘探道路上,10910米不是終點,而是石油人新的征程。”中國石油塔裡木油田公司執行董事、黨工委書記王清華表示,將貫徹國家能源安全戰略、落實“雙碳”目標,繼續攀登萬米深地科技高峰,全力打造深地原創技術策源地,為實現我國深地科技自立自強、保障國家能源安全貢獻石油力量。(於江艷)

(責編:陳新輝、楊睿)

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