7月18日

人民日(ri)报海外版 5版 整版刊发了

《地下“迷宫”寻宝》

揭秘了中国石化在塔克拉玛干沙(sha)漠

“深地工程”

地下寻宝的过程

站在珠穆朗玛峰顶

如何(he)将球(qiu)投进山脚下的篮筐？

一(yi)块指甲盖(gai)面积

如(ru)何承受10多头大象的重量？

……

今天和大家讲(jiang)(jiang)讲(jiang)(jiang)

在超8000米深的地下“迷宫”

如何挖到宝！

位于新疆塔里木盆(pen)地的

顺北(bei)油气田基地

钻塔耸立，钻机轰(hong)鸣

2022年(nian)8月

中国石化(hua)命名顺北油气田为(wei)

“深(shen)地(di)工程(cheng)”顺北油(you)气田基地(di)

这(zhei)是中国首个(ge)以

“深地工程”命名的油气项目(mu)

顺北油气田基(ji)地成为(wei)

“深地一号”项目

顺北油气田基地已(yi)有50口(kou)油气井

钻(zuan)探垂直深度

超过8000米

这些深井被称为“地下珠峰”

5月1日(ri)，“深地一号(hao)”跃进3—3XC井

正式(shi)开(kai)钻

其设(she)计深度(du)为9472米

完(wan)钻后将成为(wei)亚洲最深井

向地(di)球深部(bu)挺(ting)进需克服

超(chao)深、高压、高温(wen)、高含硫等困(kun)难

勘探(tan)开发难度极大(da)

中国石化“深地工程(cheng)”科研团队

持续发力(li)深地油气研究和勘探开发

创新发(fa)展深层海相地质理论(lun)和勘探技术(shu)

逐步掌握(wo)了

超(chao)深层油(you)气优快(kuai)钻(zuan)井技(ji)术

为保障国家能(neng)源(yuan)安全

贡献重(zhong)要力量(liang)

给地球“拍CT ”

在油气勘探开(kai)发实践(jian)中，一般认为埋(mai)深超(chao)过6000米(mi)的地(di)层为深层，埋深超过8000米(mi)的地(di)层为超深层。

随(sui)着中(zhong)浅层油气(qi)(qi)勘(kan)探开发(fa)程度不断提高，油气(qi)(qi)发(fa)现难度越来(lai)越大，向深层、超深层进(jin)军成为油气(qi)(qi)勘(kan)探开发(fa)的必然(ran)选(xuan)择。

近年来，世(shi)界(jie)新增油气储量60%来自深(shen)(shen)部地层，深(shen)(shen)层勘探潜力(li)巨大(da)。中国(guo)深(shen)(shen)层、超深(shen)(shen)层油气资(zi)源达(da)671亿吨油当量，占全国(guo)油气资(zi)源总量的34%。

“在埋深(shen)超过(guo)8000米的‘地下珠(zhu)峰’找油，就(jiu)好比站在珠(zhu)穆朗(lang)玛峰顶(ding)，要(yao)透过(guo)层(ceng)(ceng)层(ceng)(ceng)云雾，看清雅(ya)鲁(lu)藏布江上(shang)的游(you)船。”中国石(shi)化(hua)西北油田(tian)勘(kan)探开发(fa)研究院院长李宗杰说。

顺北区块地质(zhi)构造复杂，走滑(hua)断裂埋深大(da)，且(qie)受(shou)地应力影(ying)响不断活动，油气杂乱藏(zang)于断裂带内部，形成一个天然“迷宫”。

穿越(yue)从新(xin)生界到古生界10多个地层(ceng)层(ceng)系，跨越近(jin)万米深度寻找油气，难度可想而(er)知。

“地下珠(zhu)峰”找(zhao)油(you)，离(li)不开地质理论的(de)引领。传(chuan)统理论认为，地下要有(you)油(you)气(qi)，一般要有(you)原生油(you)气(qi)藏和优质储盖(gai)组合(he)，曾经有(you)专(zhuan)家断(duan)言：8000米以(yi)下地层的(de)高(gao)温(wen)会使原油(you)基本裂解，是油(you)气(qi)勘探的(de)禁区(qu)。

“中国石化(hua)科研团队创新(xin)提(ti)出了海相烃(ting)(ting)源(yuan)岩(yan)生烃(ting)(ting)抑制模式，揭示了高演化(hua)阶(jie)段石油裂解保(bao)存(cun)机理(li)，把盆地液(ye)态烃(ting)(ting)保(bao)存(cun)下限拓展(zhan)到近万米(mi)深层，形成(cheng)(cheng)超(chao)深层断控缝(feng)洞型油气(qi)藏成(cheng)(cheng)藏新(xin)认识(shi)，丰富了中国海相碳(tan)酸盐岩(yan)油气(qi)成(cheng)(cheng)藏理(li)论。”李宗杰说。

“地(di)下珠峰”找油，技术(shu)突破至(zhi)关重要。为了(le)让8000米(mi)深的油气(qi)储(chu)集体(ti)(ti)“看得(de)清、描得(de)精(jing)、定(ding)得(de)准”，科研人员持续(xu)攻关，创新形成“超深层储(chu)层立体(ti)(ti)成像技术(shu)”和(he)“缝洞体(ti)(ti)精(jing)细雕刻技术(shu)”，将断裂识别精(jing)度从30米(mi)提高至(zhi)15米(mi)，可(ke)以对地(di)层进(jin)行360度扫描，相当(dang)于给地(di)球深部(bu)“拍CT”，使打(da)油气(qi)井(jing)实现从“摸(mo)着打(da)”到“看着打(da)”的转(zhuan)变。

2021年(nian)3月(yue)，顺北(bei)(bei)42X井获得日产(chan)近千吨(dun)当量工(gong)业(ye)油气(qi)流(liu)，成为顺北(bei)(bei)油气(qi)田首口(kou)“千吨(dun)井”。目前(qian)，“深地一(yi)号”已落实4个亿吨(dun)级油气(qi)区，成为近10年(nian)来塔里(li)木盆地石油勘探的新亮点。

为钻(zuan)井(jing)装“导航(hang)”

如果说(shuo)寻(xun)找(zhao)油(you)气相当于站在珠(zhu)穆朗玛(ma)峰顶向下瞭望，那(nei)么(me)开采(cai)油(you)气则相当于从珠(zhu)穆朗玛(ma)峰顶向山脚下投篮，命中难度极大(da)。

尽管油气井(jing)开钻前已(yi)经规划好了(le)钻头行进路径(jing)，但深入地下近(jin)万米，仍然充满未知。如何让(rang)钻头精准绕(rao)开各类(lei)地质风(feng)险，顺利抵达目的地？

“开车(che)导(dao)航时，我们常会用(yong)到提前预警、错(cuo)峰换线的功能。那钻(zuan)井(jing)能不能也(ye)这(zhei)样，通过技术实现自(zi)动(dong)导(dao)航呢？”中国石化江汉(han)石油工(gong)程页(ye)岩气开采技术服务公(gong)司工(gong)程地质研(yan)究所所长刘勇江，带领工(gong)程地质科研(yan)人员，研(yan)发出(chu)了地震剖面动(dong)态校正技术。

利用(yong)该技(ji)术，研究人员可预测钻(zuan)头前(qian)方50—100米地层的断裂(lie)带、破碎带、天然裂(lie)缝发育区(qu)和储集体分布范围，并形成(cheng)实时地质(zhi)跟(gen)踪图像，实现钻(zuan)井风险与地质(zhi)分析(xi)可视化，提前(qian)做(zuo)好钻(zuan)头的“出行方案”。

近(jin)年来，“深地(di)(di)工程”勘探开发技术日(ri)益成(cheng)熟。超深层地(di)(di)震精细描述与(yu)断(duan)(duan)裂(lie)(lie)三维立体(ti)解析技术，可以实现断(duan)(duan)裂(lie)(lie)带的精细刻画，精准(zhun)锁定有(you)利区带。走(zou)滑断(duan)(duan)裂(lie)(lie)带断(duan)(duan)控储集体(ti)地(di)(di)质建模(mo)、三参(can)数空(kong)间定位等技术，可实现断(duan)(duan)裂(lie)(lie)带内(nei)部储集体(ti)结构解析，精准(zhun)识别(bie)地(di)(di)下8000米断(duan)(duan)裂(lie)(lie)带内(nei)部的米级缝洞。

用(yong)上“狮虎兽钻头”

钻(zuan)探行业有(you)句话：“一深(shen)万(wan)难(nan)(nan)。”钻井到达一定(ding)深(shen)度(du)极(ji)限后，每向(xiang)下钻探一米，难(nan)(nan)度(du)都呈几何倍数(shu)增长(zhang)。

井深到(dao)9000米时，井底温度达200摄(she)氏度，地层压力超过150兆帕，相当于指甲(jia)盖大小的区域承受(shou)10多头大象的重量。

钻(zuan)井(jing)过(guo)程(cheng)中(zhong)，地面(mian)钻(zuan)机传输动力，带动一(yi)节一(yi)节连起来的钻(zuan)杆旋转，推动钻(zuan)头“啃(ken)”碎地下岩(yan)石(shi)。行进到地下八(ba)九千米时，近千根连接起来的钻杆就像(xiang)煮熟的面条一样柔软。

“我们(men)技(ji)术团(tuan)队(dui)创新形(xing)成‘高(gao)效钻头+耐高(gao)温大扭矩螺(luo)杆’破岩技(ji)术。”中国石化石油工程(cheng)公司(si)副(fu)总经济(ji)师(shi)兼西北工区项(xiang)目管(guan)理部常务副(fu)主任冷鑫说。

老(lao)一代石油人打井使用的(de)是(shi)老(lao)式牙轮钻头，由(you)于材料和工艺落(luo)后，钻进(jin)效率比较低，现在(zai)普遍(bian)使用金刚石复合片钻头。

“顺北油气田玄武岩硬度很高，金刚石钻(zuan)头(tou)(tou)复合片容易崩齿，于是我(wo)们又研发(fa)出一种混合钻(zuan)头(tou)(tou)，兼具牙轮钻(zuan)头(tou)(tou)和金刚石钻(zuan)头(tou)(tou)的优点(dian)，取名‘狮虎兽(shou)钻(zuan)头(tou)(tou)’。”冷(leng)鑫介绍(shao)。

井(jing)下动(dong)力(li)工具(ju)（螺杆）技术也在(zai)进步，以前螺杆功率低，不耐(nai)高(gao)温(wen)，在(zai)井(jing)下使用寿命很短。现(xian)在(zai)使用的是大(da)功率、长(zhang)寿命、耐(nai)高(gao)温(wen)螺杆，大(da)幅(fu)提(ti)升了钻探(tan)效率。

“深地(di)工程”科研(yan)人(ren)员还(hai)成功研(yan)发出国内首(shou)套抗温200摄氏度、耐压200兆帕以上的高精度随钻(zuan)测(ce)量仪器，实(shi)(shi)现井(jing)底数(shu)据实(shi)(shi)时传输至地(di)面(mian)，技术(shu)人(ren)员通(tong)过数(shu)据分析实(shi)(shi)时监控(kong)和优化调整钻(zuan)头在(zai)地(di)下的行(xing)进轨迹，引导(dao)钻(zuan)头向着油(you)气层(ceng)的方向前进。

“一系列技术突破，实现了(le)高效(xiao)破岩(yan)、快速钻进的目标。”冷鑫说，近3年，顺北油(you)气田(tian)单(dan)井建设周期大(da)幅缩短(duan)，由280天(tian)下降至(zhi)目前最低只需97天(tian)。

研发“L型吸管”

胡(hu)杨(yang)郁郁葱葱，河面波光(guang)粼粼，水(shui)鸟翩飞起舞……这是位于塔里木河上(shang)游的湿地保(bao)护区。在这片“沙漠绿洲”之下，蕴藏着丰富的油气(qi)资源(yuan)。

保护(hu)区地(di)下的(de)油(you)气资源还(hai)采不采？能否(fou)既保护(hu)绿水(shui)青山又(you)保障国(guo)家(jia)能源安全？2020年开始，西北油(you)田加(jia)大力(li)度(du)搭建开放合作平台，聚集内外部科研力(li)量进(jin)行科技攻关。

科(ke)研团队研发出超深大位移技术，可以在(zai)保(bao)护区(qu)外打(da)井，开采保(bao)护区(qu)地底下的油气资(zi)源。

“常(chang)规的(de)钻井采油(you)(you)(you)是(shi)向下打井，就像用(yong)(yong)一(yi)根吸管插到杯(bei)底喝豆浆。使(shi)用(yong)(yong)超深大(da)位移技(ji)术(shu)则(ze)像是(shi)用(yong)(yong)一(yi)根L型吸管喝豆浆，管子插到杯(bei)子底部(bu)后，还要横向延(yan)伸很长距离。”中国(guo)石化西北油(you)(you)(you)田石油(you)(you)(you)工程技(ji)术(shu)研(yan)究院钻井研(yan)究所(suo)工程师杨卫(wei)星说。

2022年2月，超深(shen)大位移(yi)技术首(shou)次应用(yong)，深(shen)层水(shui)平钻进距离由210多米(mi)增至1400米(mi)，实(shi)现退出保护(hu)区后(hou)胡杨林下油气开采的新突破。

今年(nian)5月1日，“深地一号”跃进3-3XC井开钻，运用超深大位移技术，钻头到达7200米深的地层后，还将水平钻进3400多米，为获取“沙漠绿洲”地底下的油气资源建立通道。

在“又深又黑”的地下，想要(yao)通过大位移水平井准(zhun)确找到油气，还必(bi)须给钻头装上“眼睛(jing)”。

西(xi)北油田采用超深高温高效定向(xiang)技术，利(li)用高精度随(sui)钻(zuan)测控系统将(jiang)地下深处信号实时传输至地面，让钻(zuan)头犹如长了眼睛(jing)，随(sui)时调(diao)整行进轨迹。

另外(wai)值得一提的是(shi)，顺(shun)北油气田(tian)油气藏储层(ceng)平均埋深(shen)超过7300米，越往深处走，风险就越大。井下高温高压安全阀，则是油井生产的“安全卫士”。西北油田科研团队与合作方，成功研制出一款压力等级140兆帕、大通径井下高温高压安全阀，实现了井下安全阀国产化。

今年1月，国家能源局公布2022年全国油气勘探开发十大标志性成果，“深地工程推动超深层油气实现新突破”名列其中。

在(zai)挺进“地下珠(zhu)峰”、开掘(jue)油(you)气宝藏过程中，“深地工程”科研(yan)团队创新地质理论、挑(tiao)战深度极限，形成一批关键核心技术装备，实现了特深井由(you)“打不成”到“打得快、打得准(zhun)”的(de)重(zhong)大跨越(yue)。