塔里木盆地已建成我國最大超深層油氣生產基地
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能源保障和安全事關國計民生,是須臾不可忽視的“國之大者”。深層、超深層已成為我國油氣勘探的主陣地,油氣資源量占全國油氣資源總量的34%。其中,塔里木盆地是我國陸上油氣增儲上產潛力最大的盆地之一,埋深超過6000米的石油和天然氣資源分別占全國的83.2%和63.9%。當前,塔里木盆地勘探開發(fā)全面進入超深層,已建成我國最大超深層油氣生產基地。
新疆,沙雅縣。八月的塔克拉瑪干,熱浪滾滾、黃沙漫漫。不時可見的梭梭、紅柳,倔強地鉆出地面,與風沙展開頑強的較量。
一望無邊的沙海之中,路在蜿蜒,車在顛簸,草方格努力縛住連綿的沙丘。極目望去,架在空中的電線縱橫向遠方。路旁不時閃過的鉆井、站房,標注著地下輸油氣管網延伸的軌跡。
我國首口萬米深地科探井,探地深度不斷刷新;“深地一號”工程工地,油氣勘探夜以繼日。
這片曾經寥無人煙的沙海,如今正澎湃著能源汩汩流動的脈搏。
奮戰(zhàn)——
垂直深度超8000米的深井已有100多口
在石子路上顛簸了許久,遠遠的,看到地平線上一座紅白相間的巨大井架巍然矗立。走近了,隆隆的鉆機聲震耳欲聾。在中國石油深地塔科1井現場,鉆井、固井、測井……身著紅色工服的工作人員頂著烈日正在酣戰(zhàn)。
井架旁邊的活動板房里是智慧指揮平臺,大屏幕上是密密麻麻的施工參數、多個實時監(jiān)控視頻,直觀展示著鉆井的進度。
“目前,該井已經鉆至5856米?!敝袊退锬居吞锕臼紫夹g專家王春生快人快語。
通過視頻,可以看到鉆井作業(yè)的中樞——司鉆房。司鉆正手握剎把,凝視著面前的多塊大屏幕,全神貫注進行操作,鉆桿在數千米的地下轉動掘進……
與此同時,一片頑強生長的胡楊林邊,中國石化“深地一號”躍進3—3XC井正向著地下9000米挺進。
“這片井場有3口井,其中兩口已經投入生產,正在施工作業(yè)的就是躍進3—3XC井?!敝袊鞅庇吞锓止敬韽堨辖榻B,這口井設計井深達到9472米,截至8月21日,已掘進到8273米。
在塔里木盆地,由于油氣大多蘊藏在深度6000米以下,像這樣向地球深處挺進的鉆井還有很多。據統計,中國石油塔里木油田超過6000米的深井數量已達1700多口,占全國80%以上,其中超8000米的深井已成功鉆探超100口;中國石化在塔里木盆地鉆探垂直深度超過8000米的油氣井已達到57口。
作為我國最大的深地油氣富集區(qū),塔克拉瑪干的沙海,已成為我國最大超深油氣生產基地,發(fā)現和開發(fā)了富滿、克深、順北等大型油氣田。通過長期探索,形成了9000米鉆完井、試油改造、測井等工程配套技術,培養(yǎng)了一支涵蓋油氣地質、地球物理、鉆完井、儲層改造、測試、測井等方面超深油氣勘探開發(fā)的專業(yè)化隊伍。
攻關——
關鍵技術裝備實現國產化
一深帶萬難。通常而言,業(yè)內將4500米到6000米的井深定位為深井,6000米到9000米的井為超深井,超過9000米的井為特深井。能夠將井深推進到幾千米,有賴于我國工業(yè)制造能力的整體提升。我國設備廠商打破國外技術壟斷,研發(fā)出一批關鍵核心技術裝備,實現了從“打不成”到“打得快、打得準”的跨越。
深地塔科1井設計井深1.11萬米,是我國首口萬米深地科探井,預計鉆井周期457天,目前僅用時數十天進尺就已經打了過半,但鉆井工程總進度不過10%。
“到達一定深度后,每向下一米,難度呈幾何倍數增長?!敝袊退锬居吞锟碧绞聵I(yè)部經理段永賢說,“越往深挖,壓力越大,溫度越高。高溫高壓之下,鉆桿就像煮熟的面條一樣軟,在超過萬米的深地,要面對的是超210攝氏度超高溫、130兆帕超高壓等工況。”
一套鉆井設備大致可以分為鉆機、鉆頭和連接兩者的鉆桿。
鉆機是深井工程的“動力心臟”。深地塔科1井采用我國自主研制的全球首臺1.2萬米特深井自動化鉆機。這臺鉆機高達72米,相當于24層樓高。中國石油寶石機械有限公司現場服務負責人張矛勝告訴記者,與普通鉆機相比,載重提升能力由三四百噸提高到900噸,可以同時吊起150頭成年大象。
鉆機提供了強大動力,而與地下巖層硬碰硬的,是鉆頭。在“深地一號”躍進3—3XC井場,陳列了10多種鉆頭?!艾F在國內深井鉆探普遍應用的都是我們的鉆頭,相較于進口,成本下降了一半?!敝袊瓭h石油工程第二鉆井公司副經理李錦峰介紹,“藍色的是牙輪鉆頭,除了在鉆桿的帶動下能夠轉動外,前面的3個牙輪也可以旋轉,能應對各種不同的地層。旁邊這種金色的是PDC(聚晶金剛石復合片)鉆頭,它附著著非常堅硬的人工金剛石“牙齒”,能夠一點點啃下硬質巖層?!?/p>
在“又深又黑”的地下,如何準確找到油氣?
在工地一角碼放的金屬桿引起了記者的注意?!斑@些金屬探桿中安裝有隨鉆測控儀器,經過迭代升級,可適應200攝氏度的高溫,能夠將垂深8000米以下鉆井信號實時傳輸至地面,仿佛給鉆頭裝上眼睛,可以隨時調整鉆頭行進軌跡?!敝袊鞅庇吞锸凸こ碳夹g研究院鉆井研究所工程師楊衛(wèi)星介紹。
和常規(guī)鉆井不同,“深地一號”躍進3—3XC井在幾千米的地下來了一個大拐彎。由于油氣資源位于塔里木河上游濕地自然保護區(qū)下方,鉆井必須在生態(tài)保護區(qū)域之外先垂直下鉆,然后再進行3400多米的水平鉆進。“這應用了我們的超深大位移鉆井技術。常規(guī)的鉆井就像一根吸管插到底,在這里則像是用一根L形的吸管,插到底部后,再橫向延伸?!睏钚l(wèi)星打了一個形象的比喻。
突破——
以技術創(chuàng)新挑戰(zhàn)深地極限
特深井鉆探是油氣工程技術瓶頸最多、挑戰(zhàn)最大的領域,要直面超高溫、超高壓、地層易垮塌等極端惡劣情況。而在塔里木盆地,還要面對“國內僅有,世界少有”的地下巖層組合。經過幾億年地殼運動,塔里木盆地的地層變得支離破碎,其構造被地質學家比作“一摞盤子摔碎了,又被踢了幾腳”。
“世界上公認的鉆完井13項工程難度指標系數,塔里木盆地有7項指標名列第一,其他指標也均在前列,綜合難度全球罕見。在這里進行深地勘探是項涉及地質、物探、工程、鉆井等多專業(yè)多學科的系統性工程?!蓖醮荷硎?。
在如此深且復雜的地層尋找油氣資源,就好比站在珠穆朗瑪峰頂要看清雅魯藏布江上的游船,怎樣才能知道地下哪個位置埋藏著油氣資源呢?
近年來,依托重大科技專項,我國在地質理論與工程技術兩方面取得一系列創(chuàng)新成果,初步形成了深層—超深層成烴—成儲—成藏油氣地質理論,奠定了萬米深層油氣資源開采的基礎。同時,依靠世界領先的三維物探技術,科研人員可以“看清”井位所在的地層結構,相當于為地層做了一次“CT”,讓地下縱橫交錯的油氣脈絡更加清晰。
“縱使有系統的科學支持,但鉆井有時就像“開盲盒”?!睆堨险f,“目前我們的探井成功率能達到50%以上,遠高于世界平均30%的水平,而開發(fā)井的成功率則達到100%。”
“對于深地塔科1井來說,打萬米深井還存在很多空白領域,許多機理仍然不清,會出現難以預料的突變。但從理論到技術,再到裝備,都有了長足進步,我們有信心把這口井打快打好。”王春生表示。
鉆頭24小時不停鉆,在深地塔科1井的工地上,一排木盒子里裝著一格格巖屑,對應著地層深度的編號。
除了油氣發(fā)現,深地塔科1井還肩負著科學探索的任務。這些通往地球深處的鉆井,如同一根根探針,探尋著地層深處的秘密,求解地球內部結構和演化規(guī)律,為地球科學研究進一步提供重要數據支持,也豐富著我們對于這顆星球的認知。
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