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深层油气资源将重构油气增产版图

作者:李月清 | 作者单位:本刊记者

2月9日除夕夜,在新疆塔里木油田,我国首口万米科探井—深地塔科1井钻探不停歇。塔科1井钻井深度到达9850米后,进行钻头的更换,新钻头将回到之前作业位置,继续向万米钻进。科探井是科学探索井的简称,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。它与普通井的最大区别,就是要探索前人从没有钻探过的未知领域。

向地球深部进军、拓展深层油气资源,是石油石化领域快速形成新质生产力的具体体现。生产力的跃升是一个从量变到质变的过程。当关键性技术实现突破、发生质变,必然引发生产力核心因素的变革,从而产生新质生产力。新质生产力是以科技创新为主导、实现关键性颠覆性技术突破而产生的生产力。没有科技发展的关键性突破,就没有新质生产力—先进科技是新质生产力生成的内在动力。塔里木盆地是我国陆上油气潜力最大的盆地之一,埋深在6000米—10000米的石油和天然气资源分别占到塔里木盆地总储量的83.2%和63.9%。塔科1井预计钻探深度11100米,穿透白垩系等10多个地层,成为探索地球深部的“望远镜”。

随着油气勘探开发理论发展及技术进步,向更深、更古老的层系寻找油气资源已成为石油公司重要目标。数据显示,全球前寒武系—下寒武统烃源岩生成了468亿桶油当量的探明和控制(2P)常规油气可采储量,前寒武系—下寒武统原生油气藏油气储量约300亿桶油当量。开发深层超深层油气资源,已成为近10年来全球探明储量增长的主体。

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。

“万米深井投用了我国自主研制的套管、钻头、井下工器具等近200项国内顶尖装备,推动了钻采装备产业链迭代升级。”中国宝武集团首席科学家张忠铧介绍,我国新研发的最高钢级钢管发往万米深井现场,将用于这口井突破万米后支撑井壁。

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“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。与普通钻机相比,该钻机载重提升能力由300、400吨提高到最大900吨。同时,首次加工制造国内168毫米钻杆,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。”中国石油塔里木油田首席技术专家王春生称。

中国石油塔里木油田勘探事业部台盆区勘探项目部主任吕晓钢介绍:“针对塔科1井前期技术方案,我们把国内最新超高温、超高压技术、工具和泥浆体系都应用其中,下一步我们也在实钻的过程中持续地进行经验和技术总结,为后续中国石油陆上特深井的钻进提供一些技术储备。”

“老一代石油人打井普遍采用牙轮钻头,靠牙齿的冲击和剪切破碎地层,效率低、寿命短。针对超深井的工程难题,我们联合研发了金刚石钻头,直接将人造金刚石做的牙齿镶在钻头本体上,在高速旋转的过程中直接切削地层,效率提高了数倍。”中国石化石油工程西北项目部副主任刘磊介绍,金刚石钻头还可以根据不同地层、不同岩石需求,将钻头的齿型由单一的平面齿升级为奔驰齿、斧型齿等多种类型。在塔里木盆地,钻探一口9000多米深的井,钻工通常要根据地质变化选用不同类型的钻头,以实现钻井提速提效。随着我国油气开发由深层向超深层迈进,石油工程技术装备水平不断快速提升,已经突破“万米”、具备生产12000米钻机的实力。通过钻机装备升级,井身结构、钻井液、固井等关键技术攻关,也得到了快速发展。目前,仅顺北油气田能钻探9000米以上的钻机数量就达到10台套,超过8000米的超深井达到了49口。

中国工程院院士孙金声表示,以万米深井钻探工程为契机,可以推动我们国内万米深地油气探索取得重大突破,加快打造万米超深层油气资源钻探关键技术,总结经验,迭代升级,提高技术的稳定性和可靠性。这样来推动实现我们国家万米深井勘探开发产业链,助力我们国家石油科技高水平的自立自强。

深层油气资源将重构油气增产版图。从资源储量上看,我国深层超深层油气资源量671亿吨油当量,占油气资源总量的34%。近海总体处于勘探高峰前期阶段,石油资源量239亿吨,待探明的189亿吨;天然气资源量20.8万亿立方米,待探明的19.8万亿立方米,是增储上产现实领域。相比易开采油气资源空间逐年缩小现状,深层超深层油气资源将为我国油气增储上产提供新领域、新空间。

科学技术的每一次突破,都是推动旧生产力体系逐步瓦解和新质生产力体系逐步形成的动力。依托重大科技专项,我国在地质理论与工程技术两方面取得一系列创新成果,初步形成了深层—超深层成烃—成储—成藏油气地质理论,奠定了万米深层油气资源开采的基础。同时,依靠世界领先的三维物探技术,科研人员可以“看清”井位所在的地层结构,相当于为地层做了一次“CT”,让地下纵横交错的油气脉络更加清晰。

近年来,随着在深层超深层油气富集机理,高效勘探开发基础理论和关键技术等方面取得重大突破,我国石油央企成为深地油气勘探开发主力军。据统计,中国石油塔里木油田超过6000米的深井数量已达1700多口,占全国80%以上,其中超8000米的深井已成功钻探超100口;中国石化在塔里木盆地钻探垂直深度超过8000米的油气井已达到57口。若万米之下能发现成藏油气,证明无机成烃的可能性,将给地质理论学界带来颠覆性认知,助力端牢我国能源饭碗。

中国工程院院士李宁大胆假设,井打到了1.5万米、2万米或垂深更深,则有可能回答“可否无机成烃?”这个悬而未决的重大科学问题。若发现并确认可以无机成烃,那石油天然气就是取之不尽、用之不竭的可再生能源。

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2024年, 第3期
刊出日期:2024.03
单月刊,1984年创刊
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主办单位:中国石油企业协会 中国石油企业协会海洋石油分会
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