我国首口万米科学探索井开钻

今天(5月30日),中国石油发布消息,我国首口万米科学探索井——深地塔科1井,在新疆塔里木油田开钻。

深地塔科1井位于塔克拉玛干沙漠腹地,沙雅县境内,设计井深超过10000米,自上而下将钻遇塔里木盆地13套地层。

(资料图片仅供参考)

中国工程院院士　孙金声:塔里木盆地对标全球13项钻完井的工程难度指标,比如说高温、高压,砾石层的厚度、盐层的厚度与套损、盐水压力的系数,高含硫等这7项指标属于世界级的难题,它都名列第一。

一深带来万难,在万米以下高温环境中,钻井工具都变得像面条一样柔软,打一口井需要攻克井漏、卡钻、地层垮塌等几十道难题。针对超深和塔里木特殊的地质结构带来的困难,塔科1井使用自主研发的全球首台12000米特深井自动化钻机进行作业。同时创新研发耐220摄氏度超高温工作液、五开井眼井身结构等技术,为钻探万米特深井提供技术和装备保障。

深地塔科1井所在的塔里木盆地油气大多蕴藏在6000米以下,8000米以下油气地质资源总量超过90亿吨油当量,占全国超深层资源量的一半以上,勘探前景十分广阔。

什么是科学探索井?

科学探索井简称科探井,它的主要目的是探索地球演化、生命起源、气候变迁、灾害防治、资源利用。

目前,国际上的科探井主要有三类。第一类是国际大陆钻探计划,主要是探索大陆深部结构,地壳内部热量、物质和流体的迁移规律等;第二类是国际大洋发现计划,主要是探索地球海底组成结构、地球生命起源、地球圈层相互作用,并推进深海钻井技术发展;第三类是超深层油气勘探开发。

中国石油塔里木油田油气工程研究院院长　冯少波:深地塔科1井肩负着科学探索与油气发现两大任务,这口井取得突破以后,对于保障国家能源安全具有重大战略意义,对于抢占科技制高点具有重大实践意义,对于寻求油气资源规模具有重大现实意义。

目前,全球总共钻探万米深井67口,其中48口是近10年完成,主要由美国、俄罗斯等国家实施。但是,陆上垂深超万米井只有1口,是苏联1970年开始在科拉半岛钻探的科拉SG-3井,垂深12262米,历时23年。深地塔科1井设计钻完井周期为457天,将成为全球第二口陆上垂深超万米的井,也将创造全球万米深井钻探用时最快纪录。

塔里木盆地打万米深井有多难

在五亿年前的寒武纪时期,塔里木盆地还被称作塔里木海,亿万年的沧桑变化,让海洋中沉积的碳酸盐岩地层深埋在数千米的地下,慢慢形成了石油和天然气。塔里木盆地地质条件与世界其他盆地完全不同,地质构造复杂多样,油气藏普遍存在超深、超高温、超高压等勘探开发难题。在塔里木盆地打井,钻井到达一定深度极限后,每向下一米,难度都面临着几何倍数增长。

万顷流沙下覆盖着巨厚的岩石,这些岩石已沉积亿万年之久,从岩石之间撬开油气通道,需要克服极高温、极高压和极高的地应力。要想“拿到油”,首先要通过钻井作业,在地面和地下油气藏之间,修一条能让油气流动的高速公路。　但是要修一条“万米之路”,并不容易。目前有万米深钻能力的国家并不多,主要是中国、美国和俄罗斯。

中国科学院院士　郝芳:全球从勘探角度上最深大概是万米,塔里木盆地不仅深,演化历史更加复杂,它更多是缝洞型或者是断裂这样的储层类型,应该说难度更大。

万米深井需要连接1000多根钻杆,由于高温高压下钻杆就像“煮熟的面条”一样,操作起来很难控制。同时,面对地下超过200摄氏度的高温,一般设备和仪器内的电子元器件、橡胶件等就会损坏失效。

作为我国超深层油气勘探开发的领跑者,塔里木油田从4500米打到6000米经历了10年的时间,从7000米打到9000米,用了17年。今年3月,位于塔克拉玛干沙漠腹地的果勒3C井,以9396米的深度刷新亚洲最深水平井纪录。

中国石油塔里木油田勘探事业部经理　段永贤:通过一系列技术攻坚,我们钻探一口8000米深井,从2007年700多天缩短到现在平均用时180天,最快百天之内,大大加快了塔里木盆地超深勘探的步伐。

深地利器　全球首台12000米特深井自动化钻机

钻探万米深井将会面对无数未知的挑战,对钻井设备、工具、仪器、工作液等提出更高的要求。深地塔科1井使用的钻机,是我国自主研制的、全球首台12000米特深井自动化钻机。

全球首台12000米特深井自动化钻机,高82米,相当于24层楼房的高度,与普通钻机相比,载重提升能力由三四百吨提高到最大900吨,相当于同时吊起150头成年大象。配备了全套管柱自动化系统,双司钻集成控制系统,一键式起下钻操控系统,在减轻工人劳动强度的同时,大幅提升了安全标准。

为保障万米级特深井“打成、打快、打好”,中国石油宝鸡石油机械公司牵头,联合中国石油技服、塔里木油田、西部钻探等多家企业攻关,相继攻克智能控制一体化平台集成技术、钻井自主决策工控系统、超高重载井架底座等一批关键核心技术装备。深地塔科1井还提供信息物联系统,实现设备状态及运行参数远程监测,以确保钻井实时监测、维保服务、数据管理、远程支持服务。

中国石油宝石机械公司执行董事　忽宝民:针对目前钻井向着极地、深井、超深井发展的趋势,我们加大科技研发投入力度,这次万米钻机100%实现了自主知识产权。

“深地”成为我国油气发现主阵地

近年来,世界新增油气储量60%来自深部地层,勘探潜力巨大。深层乃至超深层的油气资源已成为我国能源构成的重要组成部分。

我国油气资源主要分布在塔里木、鄂尔多斯、松辽、渤海湾、四川、准噶尔以及柴达木等七大盆地。但与中东地面就能冒油的情况有所不同,我国已知的超过三分之一油气资源,都分布在4500米的地下,有的甚至更深。塔里木盆地和四川盆地是我国两个最丰富的深层油气盆地,在塔里木盆地,这里更是有超过八成以上的石油,埋藏在6000米以下的超深地层。

近几年,塔里木油田在南天山钻探的气井平均井深都超过了8200米,已累计钻探超深井1600口。钻井、测井、固井多项指标创造纪录,相继发现两个万亿立方米大气区和10亿吨级油气区。

中国石油塔里木油田勘探事业部经理　段永贤:今年已完钻的37口超深井,其中14口井深都超过了8000米,目前,我们油田钻井平均井深已接近7100米,是我国平均钻井井深最深的油田,超深层成为我们增储上产的核心阵地。

当前,我国深层、超深层油气资源达671亿吨油当量,占全国油气资源总量的34%,勘探开发深层油气资源,对我国扩大储量、稳定产量有着非常重要的意义。

(总台央视记者　张伟　新疆台)