中央紀(jì)委國家監(jiān)委網(wǎng)站 陳瑤
3月14日，位于塔里木盆地的順北84斜井，垂直鉆井深度已突破8937.77米，成為亞洲陸地上垂直深度最深的千噸井。（視頻截圖）
5月2日，順北10斜井已經(jīng)鉆探完畢，井深8591米，正式放噴點火，測試這口井是否有油氣流。（視頻截圖） 圖片來源：視覺中國
5月初，新疆塔克拉瑪干沙漠邊緣又傳捷報。我國首個“深地工程”重點油氣項目——“深地一號”進(jìn)入到滾動評價階段，其中塔里木盆地順北地區(qū)的一口新鉆井躍進(jìn)3-3井正式開鉆施工，其設(shè)計井深達(dá)9472米。按照計劃，170天內(nèi)這口井就能鉆探到預(yù)定位置，屆時將刷新亞洲最深井紀(jì)錄。
近年來，我國在油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域?qū)嵤┑?ldquo;深地工程”屢獲突破，深地科學(xué)探索也在不斷推進(jìn)，相關(guān)研究水平處于國際前列。從“深地工程”到“深地科學(xué)”，向地球深部進(jìn)軍有何意義？記者采訪了中國石化西北油田研究院總地質(zhì)師韓俊、中國石化石油勘探開發(fā)研究院教授級高級工程師程喆、國務(wù)院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所副所長郭焦鋒。
攻克七項核心技術(shù)，破解地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高溫高壓等難題
記者：躍進(jìn)3-3井地處塔里木河上游濕地自然保護(hù)區(qū)的紅線之外，但開采的油氣卻來自保護(hù)區(qū)下方7200多米處的超深層。工程會面臨哪些挑戰(zhàn)和難題？
韓?。和ǔ６裕覀儗⒅形鞑?500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。超深井鉆探遇到的油氣工程技術(shù)瓶頸多、挑戰(zhàn)大。
塔里木盆地深層鉆進(jìn)，要穿越地下碎屑巖、火成巖、碳酸鹽巖等多套復(fù)雜地層，是世界公認(rèn)的鉆井“禁區(qū)”。躍進(jìn)3-3井工區(qū)內(nèi)二疊系地層中火成巖發(fā)育（地質(zhì)生長增多），其中輝綠巖（屬火成巖類型）地層容易發(fā)生垮塌；志留系為斷裂發(fā)育區(qū)，地層破碎嚴(yán)重，容易發(fā)生井壁失穩(wěn)垮塌或鉆井液漏失；奧陶系碳酸鹽巖縫洞型儲層可能發(fā)育異常高壓，易發(fā)生溢流、井噴等風(fēng)險，這些都會給安全鉆井帶來挑戰(zhàn)。
高溫高壓是油井向地下掘進(jìn)過程中面臨的又一挑戰(zhàn)。地球是一個溫度由外而內(nèi)不斷遞增的球體，地層溫度會隨著深度的增加而逐漸升高，并伴隨著高壓的環(huán)境。塔里木盆地順北地區(qū)的地溫梯度平均為2.1℃/100米，超8000米的超深井面臨井底溫度超180℃，壓力系數(shù)超1.2，井底壓力超80MPa的復(fù)雜地質(zhì)條件（1MPa的壓力能將水從地面噴向高空100米），將給鉆具、鉆井液性能帶來一系列的考驗。
此外，在鉆進(jìn)探索過程中，順北地區(qū)超深井的實際地質(zhì)條件、壓力、溫度等很可能與預(yù)測結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，這些不確定因素將給鉆井帶來極大的風(fēng)險。
記者：“深地一號”的關(guān)鍵技術(shù)有哪些新進(jìn)展？
韓俊：順北超深層領(lǐng)域復(fù)雜的地質(zhì)條件帶來諸多新挑戰(zhàn)。例如，油、氣儲存的巖層深度更深，空間分布結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，儲存油氣空間的孔縫破碎程度更高，溫度和壓力更高，等等。對此，我們攻關(guān)形成了地震成像、油氣藏（地殼上油氣聚集的基本單元）描述、復(fù)雜地層預(yù)測、井軌跡設(shè)計、井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、優(yōu)快鉆井與高效完井等七項核心技術(shù)，為實現(xiàn)“打得快、打得準(zhǔn)”的預(yù)定目標(biāo)提供有力支撐。
“打得準(zhǔn)”就是要精準(zhǔn)中靶。瞄準(zhǔn)超深層目標(biāo)的難度，如同漆黑的夜晚在八千米高空上尋找滅了燈的城市街道。我們通過地震地質(zhì)技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，從地震采集處理到地質(zhì)目標(biāo)評價，探索形成了一套適應(yīng)超深層勘探關(guān)鍵技術(shù)：針對大沙漠區(qū)地震信號衰減快的特征，加強(qiáng)野外參數(shù)試驗對比，形成技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的三維觀測系統(tǒng)；通過全波形反演等手段提升速度建模精度，創(chuàng)新成像技術(shù)，為提供保幅保真的基礎(chǔ)地震資料提供可能；創(chuàng)立超深層目標(biāo)地質(zhì)評價、三維空間雕刻、靶點空間定位技術(shù)，實現(xiàn)對斷裂帶的精細(xì)解析，保障鉆井過程“精準(zhǔn)導(dǎo)航”。
“打得快”就需要持續(xù)降低鉆井周期。這幾年通過技術(shù)攻關(guān)，我們成功地鉆穿了“地下珠峰”，將超深井鉆井周期從3年前的280天下降到最低97天。效率的大幅提升，離不開技術(shù)的保障。首先是給井工區(qū)穿上了“鎧甲”：我們創(chuàng)新物理-化學(xué)協(xié)同防塌技術(shù)、“膠水”粘結(jié)破碎巖石，研發(fā)微納米封堵技術(shù)、“架橋”堵死巖石裂縫通道，降低了斷裂帶地層破碎，以及坍塌、漏失風(fēng)險。其次，集成創(chuàng)新硬地層高效破巖技術(shù)，為超深井高效金剛石鉆頭裝上“風(fēng)火輪”，在高速旋轉(zhuǎn)中輕松切削地層。鉆達(dá)油氣就像站在珠穆朗瑪峰頂向山腳下投籃，命中難度極高。通過旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，給鉆頭裝上“眼睛”，可以實時控制地下鉆頭鉆進(jìn)的方向，在9000米深地一趟鉆貫穿目標(biāo)地層，精準(zhǔn)開發(fā)油氣資源。
塔里木盆地萬米特深領(lǐng)域資源潛力巨大，此次開鉆施工還開展了鉆桿強(qiáng)度、鉆井液流動性、鉆機(jī)整體能力等試驗井的技術(shù)攻關(guān)，為未來深地探測技術(shù)和裝備做準(zhǔn)備。
油氣勘探開發(fā)潛力大、底氣足，國家能源安全有保障
記者：目前我國油氣勘探開發(fā)技術(shù)水平在全球居于何種水平？
程喆：近年來，我國石油央企胸懷“國之大者”，牢記初心使命，持續(xù)向超深層油氣進(jìn)軍，打成了一批標(biāo)志性超深井，不斷刷新亞洲最深直井和國內(nèi)最深井紀(jì)錄，基本形成6000-8000米勘探開發(fā)技術(shù)能力。總體上，在油氣成藏（石油、天然氣生成后，聚集形成油氣藏的地質(zhì)過程）機(jī)理與富集規(guī)律、高效勘探開發(fā)理論技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)裝備等方面取得了重大突破。
在地質(zhì)基礎(chǔ)理論方面，繼承發(fā)展了超深層油氣地質(zhì)理論，引領(lǐng)了我國超深層油氣勘探開發(fā)。在四川盆地，發(fā)展形成了“三元控儲、多元供烴、復(fù)合控藏”的超深層油氣成藏新理論，引領(lǐng)四川盆地超深層海相氣田（經(jīng)過海洋沉積而形成的氣田）勘探。在塔里木盆地，創(chuàng)新了碳酸鹽巖溶縫洞型油藏和斷控縫洞型油氣藏兩大成藏理論，支撐了塔河油田和順北油氣田發(fā)現(xiàn)，形成了碳酸鹽巖縫洞型油藏高效開發(fā)技術(shù)系列，填補(bǔ)了超深碳酸鹽巖油藏開發(fā)技術(shù)空白。
在關(guān)鍵勘查技術(shù)方面，建立了地震勘探技術(shù)系列，使斷裂識別精度從30米提高至15米，解決了埋深超5500米、寬度30-40米縫洞刻畫世界級難題。
在復(fù)雜深層、超深層鉆完井技術(shù)與裝備方面，創(chuàng)新形成超深層地震采集、安全鉆井、超深高溫高壓井試油試氣等10項技術(shù)，攻克超深層安全快速鉆井等世界級技術(shù)難題，形成了以工藝、工具和材料為核心的深層、超深層油氣藏勘探開發(fā)工程配套技術(shù)系列，具備了9000米復(fù)雜地層井工程設(shè)計、施工和工程技術(shù)服務(wù)能力。
但與國外先進(jìn)技術(shù)相比，我國物探、測井、鉆井、儲層改造等工程技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)裝備自動化智能化程度較低，高端工具儀器精度、可靠性、性能穩(wěn)定性不高，關(guān)鍵部件和高溫元器件抗200℃高溫、抗惡劣環(huán)境能力較差，在深地油氣地質(zhì)研究、工程技術(shù)與裝備等方面存在不足。
記者：現(xiàn)有油氣勘探開發(fā)水平能否保障國家能源安全？
郭焦鋒：油氣開發(fā)關(guān)乎國家能源安全和穩(wěn)定。近年來，國家發(fā)展改革委、自然資源部等部委和主要石油企業(yè)堅決貫徹落實習(xí)近平總書記關(guān)于大力提升國內(nèi)油氣勘探開發(fā)力度、能源的飯碗必須端在自己手里的重要指示批示精神，實施油氣增儲上產(chǎn)的“七年行動計劃”，油氣探明儲量處于高位增長，油氣產(chǎn)量延續(xù)穩(wěn)中有增的態(tài)勢，2022年石油產(chǎn)量時隔6年再次突破2億噸大關(guān)，近幾年來天然氣以每年100億方的速度增長，為保障國家能源安全發(fā)揮了重要作用。
在油氣勘探方面，塔里木盆地的順北油田、富滿油田，鄂爾多斯盆地的蘇里格氣田、慶城油田，四川盆地的天府氣田、蓬萊氣田，渤海海域的渤中26-6油田等取得了較大突破。四川盆地的頁巖氣和渤海灣、松遼盆地的頁巖油勘探取得了明顯進(jìn)展。
在油氣開發(fā)方面，2022年全國石油產(chǎn)量超過2億噸、天然氣產(chǎn)量在2200億立方米以上。主要油氣田產(chǎn)量再創(chuàng)新高。長慶油田油氣產(chǎn)量當(dāng)量首次突破6500萬噸，其中天然氣產(chǎn)量首次突破500億立方米；渤海油田油氣當(dāng)量超3450萬噸，成為國內(nèi)第二大油氣田；大慶油田國內(nèi)原油年產(chǎn)量連續(xù)8年保持3000萬噸穩(wěn)產(chǎn)。
根據(jù)最新的全國油氣資源評價結(jié)果，我國油氣資源總量豐富，深層、深水、非常規(guī)領(lǐng)域的油氣資源都具有較大潛力。在油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，理論、技術(shù)、裝備研發(fā)和自主創(chuàng)新能力建設(shè)取得較大成果，眾多油氣勘探開發(fā)的重大進(jìn)展正是科技攻關(guān)取得豐碩成果的體現(xiàn)。油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域不斷夯實油氣安全底線，進(jìn)一步增強(qiáng)油氣自給能力，保障國家能源安全。
記者：為什么深層和超深層會成為油氣勘探的重要陣地？
郭焦鋒：目前，我國的石油探明率總體上超過了30%，天然氣探明率也近20%，中淺層的油氣資源勘探已進(jìn)入中等以上程度，但深部地層仍然埋藏著豐富的油氣資源。
深層、超深層油氣資源豐富、開發(fā)潛力巨大。根據(jù)我國最新的油氣資源評價成果，我國待發(fā)現(xiàn)的油氣資源，深層和超深層約占全國總資源量的70%，是今后我國油氣勘探的重要陣地。但受埋深大、高溫、高壓、地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜等因素影響，勘探開發(fā)難度極大，對深層和超深層的勘探挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存。
挑戰(zhàn)主要包括對油氣在不同地下儲集空間中規(guī)律認(rèn)識不足、地震勘探成像精度低、鉆井地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、難鉆地層多、鉆井周期長、成本高等方面。當(dāng)前，通過科技攻關(guān)，加大油氣地質(zhì)理論、先進(jìn)勘探技術(shù)、工程裝備等領(lǐng)域的創(chuàng)新，初步形成了我國自己的核心理論與技術(shù)，包括超深層海相地質(zhì)理論、三維地震技術(shù)、復(fù)雜超深層鉆完井技術(shù)等，有力推動并引領(lǐng)我國石油工業(yè)向深地領(lǐng)域進(jìn)軍，助力增儲上產(chǎn)、保障國家能源安全，同時帶動了我國深地領(lǐng)域技術(shù)、裝備及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
向地球深部進(jìn)軍，不斷推進(jìn)深地科學(xué)探索
記者：習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，向地球深部進(jìn)軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題。如何理解這一要求？
郭焦鋒：地球深部為人類生存發(fā)展提供了絕大部分的資源和能源，是維系萬物繁衍的物質(zhì)基礎(chǔ)，是重大自然災(zāi)害（地震、火山等）產(chǎn)生的根源。探索地球深部，既是地下空間的開發(fā)和安全利用，城鎮(zhèn)化發(fā)展新階段的必然要求，也是由我國水資源短缺、地下水環(huán)境惡化，以及掌握地下水環(huán)境功能變化的實際情況決定的。向深部要資源能源，是提高資源儲備、緩解資源能源緊缺，保障國家資源安全和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，也是提高地球認(rèn)知，探索自然奧秘和解決資源環(huán)境重大問題的必然選擇。
開展深地探測，其意義在于，揭示中國大陸巖石圈結(jié)構(gòu)、活動過程與動力學(xué)機(jī)制，把握地殼活動脈搏，開辟深層找礦新空間，為國家安全了解深部物性參數(shù)，為實現(xiàn)能源與重要礦產(chǎn)資源重大突破、提升地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警能力提供全新科學(xué)背景和基礎(chǔ)信息，全面提升地球科學(xué)發(fā)展。深地探測的重大突破也將帶動包括高端制造、先進(jìn)材料和核心軟件等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
記者：我國探索“第二勘查空間”還有哪些規(guī)劃？
郭焦鋒：我國設(shè)立了“深地資源勘查開采”重點研發(fā)計劃，旨在揭示深部結(jié)構(gòu)、過程與資源的時空展布規(guī)律，突破礦產(chǎn)資源和深層能源“第二勘查空間”，進(jìn)軍礦產(chǎn)資源3000米勘查新深度、1500米采礦新空間，探索油氣萬米深層新領(lǐng)域，實現(xiàn)資源發(fā)現(xiàn)與儲量增長雙跨越和開采能力翻番。目前，重點開展了成礦系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)探測與控制要素、深部礦產(chǎn)資源評價理論與預(yù)測、移動平臺地球物理探測技術(shù)裝備、大深度立體探測技術(shù)裝備與深部找礦示范、深部礦產(chǎn)資源開采理論與技術(shù)、超深層新層系油氣資源評價技術(shù)研究等，已經(jīng)取得了重要進(jìn)展。