9432米，亞洲最深井成功開井！都用了哪些黑科技？

深埋地下9432米的天然氣噴涌而出，燃燒的火焰，見證了一個(gè)新的歷史時(shí)刻。今天，位于新疆塔里木盆地的我國(guó)“深地工程”重點(diǎn)油氣項(xiàng)目，中國(guó)石化“深地一號(hào)”躍進(jìn)3-3井經(jīng)過177天的鉆探作業(yè)，成功開井。

經(jīng)過177天的鉆探作業(yè)，今天，中國(guó)石化“深地一號(hào)”躍進(jìn)3-3井，成功從地下9432米處獲得高產(chǎn)油氣流，這一深度也刷新了目前亞洲最深井紀(jì)錄。根據(jù)測(cè)算，這口井投產(chǎn)后原油日產(chǎn)量達(dá)200噸，天然氣5萬立方米。

中國(guó)石化西北油田副總經(jīng)理 曹自成：這口井測(cè)試成功，進(jìn)一步證明塔里木盆地超深層油氣資源豐富。我們也探索形成了一套復(fù)雜超深油氣藏的勘探開發(fā)與工程技術(shù)體系，深地工程取得了階段性進(jìn)展。

向深地進(jìn)軍，保障國(guó)家能源安全，近年來，我國(guó)在深層油氣資源勘探開發(fā)上取得了一系列突破。截至目前，我國(guó)在4500米以下共發(fā)現(xiàn)油氣田352個(gè)。當(dāng)前，塔里木盆地勘探開發(fā)全面進(jìn)入超深層，已建成我國(guó)最大超深層油氣生產(chǎn)基地。

為何要攻堅(jiān)克難

到地下近萬米找油找氣？

在地下9432米的位置采油到底是什么概念？“9432米”是目前油氣勘探領(lǐng)域亞洲陸上最深井的深度。如果在地面，正常步行兩個(gè)小時(shí)就可以達(dá)到；如果垂直向上，9432米，要比世界最高峰珠穆朗瑪峰還高出近600多米；如果是在海底，9432米，基本上可以貫穿大部分海洋地區(qū)。在海底最深處的馬里亞納海溝，深度在11000米左右。我們?yōu)槭裁匆饺f米深的地下找油？從塔里木盆地地層深處取油有多難？怎么才能發(fā)現(xiàn)地層深處的油氣資源？找到了超深層油氣，如何才能把它們采出來？

向地球深部進(jìn)軍是我國(guó)必須解決的戰(zhàn)略科技問題。我國(guó)油氣資源主要分布在塔里木、鄂爾多斯、松遼、渤海灣、四川、準(zhǔn)噶爾以及柴達(dá)木等七大盆地。但與中東地區(qū)的情況有所不同，我國(guó)已知超過三分之一的油氣資源都分布在4500米的地下，有的甚至更深，油氣資源達(dá)671億噸油當(dāng)量，深層、超深層已經(jīng)成為我國(guó)油氣重大發(fā)現(xiàn)的主陣地。目前，世界新增油氣儲(chǔ)量的六成也都來自陸地深部地層。

中國(guó)石化西北油田副總經(jīng)理 曹自成：我們國(guó)家中淺層的油氣勘探已經(jīng)進(jìn)入了高成熟的階段，但深層資源十分豐富。塔里木盆地是我們國(guó)家陸上油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)潛力最大的盆地之一，在深層和超深層石油和天然氣資源就分別占了總量的83.2%和63.9%?？碧介_發(fā)利用好深層油氣資源，能夠更好保障國(guó)家能源安全、端牢能源飯碗。

從塔里木盆地地層深處

“取油”有多難?

在五億年前的寒武紀(jì)時(shí)期，塔里木盆地還被稱為“塔里木海”。億萬年的滄桑變化，讓海洋中沉積的碳酸鹽地層深埋在了數(shù)千米的地下，慢慢形成了石油和天然氣。塔里木盆地地質(zhì)條件與世界其他盆地完全不同，那么從塔里木盆地的地層深處采油到底有多難呢？

中國(guó)石化西北油田工程技術(shù)管理部經(jīng)理 劉湘華：在塔里木盆地打井，鉆井達(dá)到一定深度之后，每向下一米難度都會(huì)面臨幾何倍數(shù)增長(zhǎng)。和地面施工不同，一深帶萬難，在塔里木盆地深層勘探開發(fā)石油，當(dāng)鉆井打到地下9千米時(shí)，井底的溫度約200℃，地層壓力在150兆帕以上，在世界上衡量鉆井難度的13項(xiàng)指標(biāo)中，塔里木盆地就有7項(xiàng)名列第一。

想將9千米深的地下油氣取出，需要連接近千根鉆桿，這些鉆桿連接起來，就像煮熟的面條，很難操作控制。同時(shí)，面對(duì)200℃左右的高溫，一般設(shè)備和儀器內(nèi)的電子元器件、橡膠件等就會(huì)損壞失效，鉆頭上的導(dǎo)航系統(tǒng)也會(huì)失效，難以準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)位置。

中國(guó)石化西北油田石油工程技術(shù)研究院院長(zhǎng) 劉練：經(jīng)過極致創(chuàng)新攻關(guān)，我們探索形成了一套復(fù)雜超深井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及配套技術(shù)，建立了一系列的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，鉆井周期從三年前的280天，下降至目前最低的97天，中靶精度由60%提高至90%以上。

深埋地層深處的油氣資源

如何被“看見”？

我們?cè)诘厣?，如何才能知道地下的油氣資源藏在哪呢？物探是油氣勘探開發(fā)的第一步。

物探就是給地球做高清CT掃描，需要在目標(biāo)區(qū)塊設(shè)計(jì)一張大網(wǎng)，在不同的網(wǎng)點(diǎn)制造高精度的、可控的人造地震波，精準(zhǔn)探測(cè)地下油氣儲(chǔ)層的位置、形狀等，如果沒有物探技術(shù)，就無法尋找油氣，鉆井便沒有具體目標(biāo)。

順北油氣田位于塔克拉瑪干沙漠腹地，地震波從出發(fā)到返回，要兩次穿過像棉被一樣的巨厚沙層，傳播距離超過兩萬米，采集數(shù)據(jù)通常雜亂無章?？蒲袌F(tuán)隊(duì)經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和模擬數(shù)據(jù)，創(chuàng)新弱信號(hào)恢復(fù)技術(shù)，恢復(fù)了超深層地震信號(hào)，讓千變?nèi)f化的地下世界逐漸清晰呈現(xiàn)在眼前。

另一個(gè)難題是超深層裝油的“房間”上面，有多期次的火山噴出巖漿，形成的500至700米厚的火成巖，地震波穿越火成巖時(shí)，發(fā)生了干涉現(xiàn)象，回到接收器后形成復(fù)雜的信息?？蒲袌F(tuán)隊(duì)通過建立地層和斷裂帶的數(shù)據(jù)模型，剔除雜亂無章的信號(hào)，將超深層的斷裂識(shí)別精度從30米提高到15米，從而得到地下真實(shí)的影像。

中國(guó)石化西北油田勘探開發(fā)研究院總地質(zhì)師 韓?。弘m然9000米以深我們識(shí)別的斷距只有15米，但是這是我們科研人員通過“大兵團(tuán)”科技攻關(guān)模式，匯聚國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的科研團(tuán)隊(duì)，苦苦探索了近四年的成果，才得到萬米超深層較為清晰的影像，能夠指導(dǎo)我們比較準(zhǔn)確找到油氣儲(chǔ)存的地方。

在物探方面，中國(guó)石化發(fā)展了系列超深層物探關(guān)鍵技術(shù)。相當(dāng)于我們有了更先進(jìn)的探地“望遠(yuǎn)鏡”。這個(gè)探地“望遠(yuǎn)鏡”不僅能讓我們看清曾經(jīng)深不可測(cè)的“地下珠峰”，而且影像十分“高清”。

中國(guó)石化西北油田副總經(jīng)理 曹自成：順北油氣田先后發(fā)現(xiàn)了4個(gè)億噸級(jí)油氣區(qū)，實(shí)現(xiàn)了重大突破。“深地一號(hào)”也成油氣領(lǐng)域“深地”原創(chuàng)技術(shù)策源地。

從找油到采油

有哪些黑科技助力？

“深地一號(hào)”躍進(jìn)3-3井，從找油到采油，都用到了哪些黑科技呢？專家介紹，這離不開兩大技術(shù)，一個(gè)是物探，就相當(dāng)于千里眼、順風(fēng)耳，另一個(gè)就是像貪吃蛇一樣的高精度隨鉆技術(shù)，可以“指哪打哪”。

首先要設(shè)計(jì)井軌跡路線圖，用物探技術(shù)建立一個(gè)地層的數(shù)字平行空間。通過隨鉆儀器定位，鉆頭鉆到哪里，科研團(tuán)隊(duì)就要在這個(gè)地層的“元宇宙”中標(biāo)識(shí)出來，相當(dāng)于鉆頭在數(shù)據(jù)地圖中的導(dǎo)航系統(tǒng)，看清前面的障礙物。在黑暗的地下世界，如果鉆頭偏離位置后，需要“導(dǎo)航系統(tǒng)”重新規(guī)劃軌跡，幫助鉆頭鉆至油氣藏。

中國(guó)石化西北油田石油工程技術(shù)研究院院長(zhǎng) 劉練：鉆頭在鉆井過程中要經(jīng)過多個(gè)地層，每個(gè)地層孔隙發(fā)育情況、油氣富集狀態(tài)、巖石性質(zhì)都有很大的差異。我們創(chuàng)新技術(shù)，在每個(gè)地層采用對(duì)應(yīng)的技術(shù)和方法。例如，二疊系有很多微小的裂縫，在高壓力下，保護(hù)鉆頭的鉆井液容易漏失，井壁就會(huì)垮塌。我們通過在鉆井液中加入竹纖維，在鉆井壁上迅速形成一層保護(hù)膜，馴服了二疊系地層。

科研人員采用高溫石英、鈦合金等航天耐高溫材料，成功研發(fā)出國(guó)內(nèi)首套抗溫200℃、耐壓207兆帕的高精度隨鉆測(cè)量?jī)x器，實(shí)現(xiàn)了地下近萬米深度“指哪打哪”，地質(zhì)靶點(diǎn)精準(zhǔn)命中率達(dá)到100%。

中國(guó)石化西北油田工程技術(shù)管理部經(jīng)理 劉湘華：經(jīng)過創(chuàng)新攻關(guān)，我們探索形成了一套世界先進(jìn)的復(fù)雜超深層井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、配套技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)油氣開發(fā)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，鉆井周期從三年前的280天下降到97天，準(zhǔn)確度由60%提高至90%。