在四川廣元市劍閣縣姚家鎮(zhèn)青山環(huán)抱的一處低凹內(nèi)，70余米高的鉆機(jī)幾乎與山頭齊平。7月20日10時30分左右，隨著鉆桿開始轉(zhuǎn)動，全球首口地質(zhì)條件最復(fù)雜、鉆井難度最高的萬米科探井——深地川科1井在四川盆地開鉆。這是人類繼宇宙探索外，開啟地心探索的又一壯舉，標(biāo)志著我國油氣勘探開發(fā)工程技術(shù)與裝備水平進(jìn)入萬米深層時代。
深地川科1井是在蜀地部署的萬米深地“超級工程”，由西南油氣田公司主導(dǎo)實(shí)施。該井位于四川盆地西北部劍閣潛伏構(gòu)造，四周群山環(huán)繞、層巒疊嶂，地面海拔717米，設(shè)計(jì)井深10520米，鉆至前震旦系20米完鉆。區(qū)域超深層疊置多套優(yōu)質(zhì)儲層，成藏條件優(yōu)越，一旦成功將有望發(fā)現(xiàn)新的超深層規(guī)模天然氣增儲目標(biāo)區(qū)。
對標(biāo)全球13項(xiàng)工程難度指標(biāo)
深地川科1井7項(xiàng)難度指標(biāo)世界第一
蜀道難，難于上青天。西南油氣田公司總地質(zhì)師楊雨介紹說，位于中國西南核心腹地的四川盆地在遠(yuǎn)古時期是一片波濤洶涌的遼闊海洋，跟隨地殼運(yùn)動歷經(jīng)數(shù)億年構(gòu)造演化，曾經(jīng)的汪洋大海變成了山地丘陵，擠壓形成了如今的封閉式四周臨山的菱形盆地。盆地內(nèi)部地下構(gòu)造變形強(qiáng)烈，沉積物由海相、海陸替換相變?yōu)殛懴?，許多風(fēng)化、腐蝕、剝蝕的物質(zhì)和巖石碎屑在盆地堆積了數(shù)千米厚，地質(zhì)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，超深層勘探開發(fā)難度居國內(nèi)首位。
萬米深地油氣鉆探是全球油氣勘探領(lǐng)域的超級工程，面臨諸多世界級難題，已成為衡量一個國家或企業(yè)工程技術(shù)與裝備水平高低的重要標(biāo)志之一。而地處四川盆地的深地川科1井因其復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)成為全球鉆進(jìn)難度最高的萬米深井，對標(biāo)全球13項(xiàng)工程難度指標(biāo)，深地川科1井7項(xiàng)難度指標(biāo)位居世界第一。
據(jù)專家估算，深地川科1井面臨的壓力系數(shù)高達(dá)10套，是其他萬米深井的2~5倍，堪稱全球壓力系統(tǒng)最復(fù)雜的萬米深井，縱向無規(guī)則且頻繁變化的壓力系數(shù)將給鉆井工程帶來前所未有的挑戰(zhàn)。不僅如此，萬米之下，224℃的高溫能讓金屬鉆具像面條一樣柔軟，138兆帕超高壓環(huán)境如同深潛入1.38萬米的深海，遠(yuǎn)超地球海洋最深處馬里亞納海溝的海水壓力，極易發(fā)生井壁坍塌、井噴井漏、材料失效等復(fù)雜事故。
全面解決核心技術(shù)“卡脖子”問題
裝備國產(chǎn)化率大幅提升至90%以上
針對以上難題，西南油氣田公司聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，科學(xué)設(shè)計(jì)六開六完井身結(jié)構(gòu)，預(yù)留兩層套管應(yīng)對7500米以深未鉆揭地層的未知復(fù)雜，該類井身結(jié)構(gòu)為全球首創(chuàng);攻克抗220℃超高溫的深井水基鉆井液和油基鉆井液，并加快推進(jìn)在萬米以深可能出現(xiàn)的超240℃極高溫的鉆井液技術(shù)研發(fā);同時，采用我國自主研發(fā)的12000米特深井自動化鉆機(jī)，配備4臺3000馬力70兆帕高壓泥漿泵，鉆臺機(jī)械手、動力貓道等自動化裝置全面采用電驅(qū)動，使用全新研發(fā)萬米級管柱自動化裝備，具備觸控式操作一體化管控，全面解決核心技術(shù)“卡脖子”問題，裝備國產(chǎn)化率大幅提升至90%以上。
1978年，西南油氣田公司成功實(shí)施了我國最早的超6000米深井女基井和首口超7000米超深井關(guān)基井。近年來，該公司“深地工程”取得蓬勃進(jìn)展，2018年，五探1井突破8000米大關(guān)，刷新中國石油陸上井深紀(jì)錄;2022年，鉆成國內(nèi)首口9000米級超深水平井——雙魚001-H6井;今年2月，蓬深6井以9026米深度打破并至今保持亞洲最深直井紀(jì)錄，堪稱“地下珠峰”。 在不斷刷新地下深度的同時，西南油氣田公司科學(xué)研究也快速進(jìn)入國際前沿，為深地川科1井提供了核心技術(shù)和裝備儲備。
深地川科1井的實(shí)施，開辟了我國陸上萬米超深層重大戰(zhàn)略接替新領(lǐng)域，將進(jìn)一步揭露震旦系地層之下的演化秘密，對探尋萬米超深層規(guī)模油氣資源、創(chuàng)新形成我國特超深層油氣成藏地質(zhì)理論、推動我國油氣工程核心技術(shù)裝備能力進(jìn)步意義重大。
揭秘
為什么要在四川
打一口萬米深井?
相比萬米之上航線密布的高空，萬米之下的地底顯得有些冷清，少有人關(guān)注。而這份神秘不禁讓人好奇：打一口萬米深井會通向哪里?萬米之下的地下世界是何模樣?一路向下會遇到什么?
近日，記者就上述問題采訪了參與“深地川科1井”鉆探的中國石油西南油氣田公司相關(guān)工作人員，為我們揭開“地下萬米之旅”的“冰山一角”。
通向5億到6億年前
“萬米之下的四川地底到底什么樣，可能需要等600多天才會有答案，目前暫時沒有可以借鑒參考的對象。”
中國石油西南油氣田公司總地質(zhì)師楊雨介紹說，目前四川已在6000~8000米超深層的蓬萊震旦系-下古生界取得重大勘探突破，證實(shí)了深層-超深層具備形成萬億規(guī)模巖性氣藏群的條件。8000米以上深鉆井僅“五探1井”和“蓬深6井”兩口，勘探程度極低，“所以就算是對油氣勘探業(yè)內(nèi)專家而言，萬米之下的地底也是知識盲區(qū)，目前相對明確的是，根據(jù)地質(zhì)學(xué)研究，該處萬米地下大約是5億到6億年前形成的。”
與普通油氣井不同，“深地川科1井”屬于科學(xué)探索井，除了尋找油氣資源之外，它還肩負(fù)著探索地球演化、生命起源和氣候變遷等重任。“說到勘探，大家一般都會關(guān)注能否發(fā)現(xiàn)油氣資源。在業(yè)內(nèi)看來，科學(xué)探索和油氣發(fā)現(xiàn)同樣重要。如果資料不完整，科學(xué)探索的意義就會很有限。這里所說的資料，首先就是巖石，即巖心。”地下世界的模樣藏在一塊塊“巖石之心”中。
楊雨表示，地下深處開采出來的巖心重見天日的那一刻，會將地層中記錄的海陸變遷、氣候冷暖的線索呈現(xiàn)于世人眼前。
據(jù)悉，在科學(xué)探索方面，“深地川科1井”的目標(biāo)是解決關(guān)于揚(yáng)子克拉通西北緣構(gòu)造-沉積演化、萬米超深層成烴、成儲、成藏機(jī)理等科學(xué)問題，形成四川盆地萬米超深層天然氣成藏理論;在油氣發(fā)現(xiàn)方面，有望在川西北部地區(qū)震旦系-二疊系超深層發(fā)現(xiàn)多套天然氣工業(yè)產(chǎn)層，開辟規(guī)模有效利用萬米超深層天然氣資源的新局面，迎來新的儲量高峰增長期。
“通俗地說，將形成一張川西北邊緣區(qū)域萬米地下油氣地圖。”這張地圖不光有產(chǎn)油的點(diǎn)位，還是儲油的地層。
建設(shè)打開千億方盆地的“鑰匙”
“實(shí)施萬米深地探索工程，是比肩探月工程的‘國之重器’，事關(guān)國家科技和資源戰(zhàn)略。”西南油氣田公司企業(yè)技術(shù)專家趙路子說，“深地川科1井”有四個目標(biāo)：
?、倏铺侥繕?biāo)是獲取萬米地質(zhì)資料，突破傳統(tǒng)地質(zhì)認(rèn)識，形成中國特色萬米油氣成藏地質(zhì)理論;
?、陬A(yù)探目標(biāo)是力爭獲得重大發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)全球陸上萬米垂深油氣發(fā)現(xiàn)零突破;
③工程目標(biāo)是形成自主可控的萬米關(guān)鍵核心技術(shù)體系，推動高端裝備國產(chǎn)化;
?、苋瞬拍繕?biāo)是打造國際領(lǐng)軍人才和一流技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍。
我國正處在天然氣開發(fā)快速發(fā)展期。自2021年起，我國已成為全球除美國、俄羅斯、伊朗之外第四大天然氣產(chǎn)量大國，天然氣當(dāng)量已超過油的當(dāng)量，成為我國能源保護(hù)的新支柱。
趙路子介紹說，天然氣產(chǎn)業(yè)大國都有一個千億方氣田作為支撐，但我國目前還沒有，卻有很多個幾百億方、幾十億方的氣田。對此，中國能源戰(zhàn)略研究中心提出，沒有千億方氣田，就建設(shè)一個千億方盆地。四川盆地深層、超深層天然氣資源潛力巨大，是未來增儲上產(chǎn)的重要區(qū)域。四川盆地勘探開發(fā)時日已久，淺層、難度小的層系已開發(fā)得比較完善了。四川盆地要建設(shè)千億方基地，主要要靠深層和超深層，“深地川科1井”可以說是四川打開千億方盆地的“鑰匙”。
新聞多一點(diǎn)
成都有座巖心庫
存放巖心7.68萬米
相當(dāng)于8座珠穆朗瑪峰的高度
在深地川科1井之前，西南油氣田“深地工程”已取得蓬勃進(jìn)展。1978年，成功實(shí)施了我國最早的超6000米深井女基井和首口超7000米超深井關(guān)基井;2018年，五探1井突破8000米大關(guān)，刷新中國石油陸上井深紀(jì)錄;2022年，鉆成國內(nèi)首口9000米級超深水平井——雙魚 001-H6井;今年2月，蓬深6井以9026米深度打破并至今保持亞洲最深直井紀(jì)錄，堪稱“地下珠峰”。
這些“深地工程”在發(fā)現(xiàn)大量油氣資源的同時，還形成了一座巨大的地質(zhì)資料“藏經(jīng)閣”，它就是巖心庫。該座巖心庫建于2003年，位于成都市，是國家自然資源部委托保管實(shí)物地質(zhì)資料的地方，也是四川盆地油氣發(fā)展的歷史見證和寶藏。該座巖心庫內(nèi)有10列鋼質(zhì)貨架，上面有8320個貨位，可存放巖心近20萬米。
中國石油西南油氣田勘探開發(fā)研究院分析實(shí)驗(yàn)中心主任王麗介紹說，巖心是在鉆探過程中，用特殊的取心鉆具從地下取出的巖石樣品。巖心能夠真實(shí)地反映地下地層的時代，通過巖心不但可以找到油氣層，還可以認(rèn)識油氣層，為合理開發(fā)和改造提供地質(zhì)基礎(chǔ)。
“目前，庫內(nèi)存放了1395口井的巖心，總長約7.68萬米，相當(dāng)于8座珠穆朗瑪峰的高度。”王麗說。
成都商報-紅星新聞記者 林聰
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