新年新纪录!地下9900米,发现了什么?


2月9日,除夕当天。当人们沉浸在张灯结彩、喜庆热闹的年味中时,新疆塔克拉玛干沙漠腹地的一百多名石油工人正坚守在岗位上。

争分夺秒的钻探中,农历龙年到了,新的亚洲钻探纪录也诞生了——我国首口万米科探井中国石油深地塔科1井,钻至地下9850米,创造了亚洲最深井纪录。

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深地塔科1井位于新疆塔里木盆地。从去年5月30日开钻以来,经过两百多天的钻进,正努力向万米挺进。截至2月16日下午,深地塔科1井已钻进至地下9950米,钻头正冲破地下坚硬岩石的阻隔,向万米地层的最后50米进发。

然而这最后50米,步步惊心——

钻至9900米后,来到了超高温、超高压的地层,且地层坍塌、井漏等复杂情况开始交织出现。坚硬的金刚石钻头仅钻进140米,就磨损严重。

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既然这么难,为什么还要钻这口井?

为什么选择了塔里木盆地?

钻到万米,靠什么“神器”?

跟随小新

来到我国首口万米科探井的现场

一探究竟↓↓↓

深!

为什么要到地下万米找油找气?

为保障国家能源安全,我国在不断加强科技创新,向深层油气勘探开发进军。深层、超深层已经成为我国油气重大发现的主阵地。

深地塔科1井所在的塔里木盆地是我国最大的含油气盆地,超深油气资源储量丰富,且普遍埋藏超深,主力产层深度为5000到8000米,超深油气资源约占全球19%。

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目前,中国石油塔里木油田日产天然气接近1亿立方米,这些天然气大部分采自地下七八千米的深部地层。

从塔里木盆地深部地层采出的这些天然气,通过油田内部纵横交错的管道汇集到西气东输第一站,并由此输向万里国脉,保障西气东输和南疆各地居民温暖过冬。

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然而这片土地的万米之下还有何“宝藏”?这个答案需要塔科1井钻下去、带上来。

“为有源头活水来”,通过万米深井的钻探,将进一步搞清楚油藏的源泉在哪里,是如何运移上来的,这样就为下步超深层勘探提供了有力指导。

“如果我们能在地下1万米或者更深的地方有新突破,对于缓解我国油气资源短缺的局面、落实战略资源接替有重要意义。”中国岩石力学与工程学会理事、深层岩石力学与石油工程专委会副主任路保平表示。

难!

我国首口万米科探井背后的国产科技利器

塔里木盆地在深地攻坚的过程中要闯过盐膏层、高陡构造、高温高压、酸性气层等一系列难关。在9000米地层以下,很多钻井工具疲劳损伤,钻井工程十分艰难。

每钻进一米都是在摸着石头过河,每下一米都是未知的,都充满了风险。钻探人员每半米就要研判一次,及时优化钻井参数,追求平稳。

深地塔科1井使用的钻机,是我国自主研制的全球首台12000米特深井自动化钻机。

全球首台12000米特深井自动化钻机高82米,相当于24层楼房的高度,与普通钻机相比,提升能力由三四百吨提高到最大900吨,能同时吊起1500头成年骆驼。

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这台钻机的最大亮点是配备了全套的自动化处理系统,通过设置复杂的机械手臂,基本实现从钻杆提升到下钻全过程自动化操作,减少了人工劳动强度,大幅提升了安全性能。此外,这口井还采用了全流程的信息物联系统,实现设备状态及运行参数实时监测和远程传输。

万米深井还采用了我国自主研制的套管、钻头、井下工器具等近200项装备,推动了钻采装备产业链迭代升级。

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日前,我国新研发的我国最高钢级钢管发往万米深井现场,用于这口井突破万米后支撑井壁。万米深层对油套管的强度、韧性都提出了更高要求。

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中国宝武集团首席科学家张忠铧说:开发出具有完全自主知识产权的全球首套热轧无缝钢管在线控制冷却装备系统和关键核心技术,这是我们为深地塔科1井全球首发的15A超高强度高韧套管,冲击韧性就高达120焦耳,和常规制造技术相比,提升了50%以上。

钻具下到万米深层,一旦发生变形脱落将造成不可估量的损失,研发人员模拟了地下高温高压几十种工况,开展了上百次的试验和现场测试。

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宝钢股份首席工程师卢小庆说:套管的钢级、抗挤毁性能、密封性能等关键性能指标均比最高钢级套管高出21%以上,而且在220℃高温环境下,套管的各项性能指标仍能保持不变。

此外,万米深井钻探还研发应用了高效破岩钻头、承重1000吨的吊卡、抗拉强度达到942吨的钻杆、高强度金属密封取芯工具、抗230℃高温和175兆帕高压的测井仪器等一大批科技利器,有力支撑了向万米深层钻探。

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万米超深井钻井是一项系统性工程,代表着一个国家的钻井最高水平,更是综合国力的集中体现。

深地塔科1井的攻关是一次自我超越,以万米超深井为契机,使我国掌握超深复杂油气藏钻完井理论、工艺和装备的完整技术体系。

“深地塔科1井的开钻,将推动我国超深特深层钻完井技术实现跨越式发展,奠定中国石油在万米深地油气工程技术领域的国际领先地位。”中国工程院院士孙金声表示。

久!

地下万米的岩石讲述亿年沧海桑田

科学探索井简称科探井,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。它跟普通的井最大区别,就是它要探索的领域是前人从没有钻探过的未知领域。

科探井所破译的“地球密码”,就来自地下万米的岩石。

深地塔科1井在挺进万米深层的过程中取出了很多岩石样品,其中,来自地下9500米到9900米的岩石,是我国首次获得的,珍贵程度堪比月球土壤。

这些岩石在显微镜下色彩形态各异,它们已在地下沉睡了数亿年之久。

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这里面,有像璀璨星云的硅质岩,美丽且坚硬,比我们的指甲盖都硬得多,一般用于制造陶瓷或者玻璃;

有像一块多彩画布的矿物集合体,色彩斑斓,向我们展现着万米地下的多彩世界;

也有像黄金一样璀璨闪耀的石英……

在深地塔科1井,形态各异的岩石样本已经磨制出500多片,它们能向地质人员提供岩石沉积演化信息,展示万米深层经历了怎样的沧海桑田。

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深地塔科1井被定位科学探索井,这口井最主要的目的就是揭示万米深部地层岩石和流体物理化学特征,万米深井钻探也将为基础地质理论、地球的热力学、地球化学等学科探索提供至关重要的事例借鉴。

“万米时代”的大幕即将拉开

深耕深地,着眼未来

超深油气勘探开发的主战场

正在不断掘进

保障国家能源安全的铿锵步伐

也在不断迈向新高度