深地塔科1井地处塔克拉玛干沙漠腹地,是中国石油在塔里木油田实施的重大“深地工程”。 王祎摄
■本报记者 赵征南 通讯员 受吉相 王成凯
昨天下午2点48分,我国首口设计井深超万米的科学探索井——中国石油塔里木油田深地塔科1井钻探深度突破1万米,成为世界陆上第二口、亚洲第一口垂直深度超万米井,标志着我国已自主攻克万米级特深井钻探技术瓶颈,深地油气钻探能力及配套技术跻身国际先进水平。
深地塔科1井位于新疆阿克苏地区沙雅县境内,地处塔克拉玛干沙漠腹地,是中国石油在塔里木油田实施的重大“深地工程”,肩负着科学探索和油气发现两大使命。该科学探索井设计井深1.11万米,于去年5月30日开钻。
国产装备技术迭代升级应对超高压超高温考验
从地面到地下万米,深地塔科1井的钻探不仅要面对复杂多变的地质构造,还要跨越地下“万重崇山”,穿越多套不同岩性、不同压力系统的岩层。最极端时,井下的钻工具要面对逾170MPa压力的冲击,同时经受近220℃的超高温考验。在这样恶劣的井下环境中,一般钻井设备仪器的电子元器件、橡胶件等均会受损或失效。
万米深地钻探是油气工程技术瓶颈最多、挑战最大的领域,也是衡量国家工程技术与装备水平高低的重要标志之一。面对井下极限温度、压力环境,塔里木油田、西部钻探、宝石机械等多家单位开展联合攻关,攻克超高钻台大载荷提升系统关键技术难题,自主研制了全球首台1.2万米特深井自动化钻机,创新研发了220℃超高温钻井液、抗高温螺杆、测斜等工艺技术,万米取芯及电缆等资料录取装备实现突破,175MPa特高压压裂车、压裂液装备完成生产研发并成功在现场试验,打造形成万米特深井安全高效钻完井等一批关键核心技术。
开钻以来,塔里木油田集合地质、工程、装备等精锐力量,组建了9支技术支撑组,为成功突破“深地极限”提供了有力保障,助力该井顶住了井下超高温、超高压、超重载荷等多重考验,在井斜、井径、测井等关键质量指标方面均达到100%的合格率,形成抗特高温水基钻井液、大吨位长裸眼下套管及固井配套技术等7个类别21项阶段性成果,使用的材料、装备国产化率达到90%。
“前期,我们攻克了超高吨位载荷,超长、超大井眼安全钻进,多压力系统、多套复杂地层合打等诸多难题,在二开、三开固井下套管作业期间,创下我国大尺寸套管下入最深、套管下入吨位最大、大尺寸井眼国产仪器测井最深等多项纪录。”塔里木油田企业首席专家、深地塔科1井井长王春生介绍。
深入万米未知领域,钻井难度呈指数级增长。塔里木油田正瞄准1.11万米乃至地球更深处,深化万米成烃、成储、成藏理论认识,加大复杂难钻地层钻井攻关力度,不断推动175MPa特高压井口等装备技术迭代升级。
向地球深部挺进是端稳端牢能源饭碗的重大战略选择
后期,塔里木油田将钻取分析深藏地下万米的岩芯,除了对揭示大陆地壳的物质组成与结构、探索地球深部流体系统与地热结构、探寻地球演化规律等一系列重大基础科学问题具有重要意义,还将为突破传统地质认识、形成中国特色万米油气成藏地质理论起到重要作用。
目前,我国陆上深层超深层油气资源占全国油气资源总量的34%,并且深层超深层新增油气储量占比逐年增大。深地塔科1井所处的塔里木盆地,是全球唯一以超深层资源为主的含油气盆地,也是我国最大的深地油气富集区。
“超深层已成为我国油气资源增储上产的主阵地,向地球深部挺进是保障我国能源安全的重大战略任务,是端稳端牢能源饭碗的重大战略选择。”中国工程院院士孙金声表示。
近年来,中国石油在塔里木盆地大力实施“深地工程”,累计成功钻探140多口深度超8000米的“地下珠峰”。去年,塔里木油田开采出超深层油气达1957万吨,居全国首位,成为我国最大超深油气生产基地。