万米深地油气钻探是全球油气勘探领域的“超级工程”，钻井工程安全风险控制难度大，犹如大卡车在两根钢丝细绳上行驶。近日，肩负着科学探索与油气发现两大任务的中国石油深地塔科1井在新疆塔里木油田开钻。
探索万米深井，如何解决难题和突破技术瓶颈？是否有自主研发的“利器”帮助我们持续向“下”探索？勘探开发深层油气资源又有哪些重要意义？《中国能源报》记者就此专访了中国石油勘探开发研究院首席技术专家魏国齐，他为我们揭开了万米深井钻探的“冰山一角”。
肩负科学探索和油气发现任务
中国能源报：为什么选择在塔里木盆地做万米深井的探索？ 魏国齐：万米深地油气科探目标评价优选，是立足我国含油气盆地地质特征，按照地质条件有利、工程实施可行、资源规模有效、地震资料可靠的原则，逐级评价优选盆地、领域、区带和目标，确保万米科探井高质量部署实施。从油气地质条件来看，塔里木盆地万米深层发育大面积烃源岩、规模储集体和区域盖层，超深层勘探领域广，具备万米深井探索的地质基础；从工程实施来看，塔里木盆地地温梯度低，工程实施可行；从资源规模来看，塔里木盆地超深层碳酸盐岩多层系面积38万平方公里，资源量约93亿吨油当量，天然气资源量3.2万亿立方米，石油10亿吨，油气当量35亿吨，井点所在的圈闭面积和资源量都很大；从地震资料来看，万米深井探索目标落实可靠。 此外，塔里木盆地超深层探明油气储量当量19.7亿吨， 2022年油田超深层油气产量当量1806万吨，已建成我国最大超深油气生产基地，近三年完成8000米以深井19口，基本形成了9000米钻完井、试油改造、测井等工程配套技术，为万米钻探提供基础。 中国能源报：作为万米深井领域的“开山之作”，我们的预期目标是什么？如果完成目标，意味着什么？ 魏国齐：这项工程肩负着科学探索和油气发现两大任务。首先，深地塔科1井探索了万米深层地层岩石和流体物理化学特征等一系列科学问题；其次，深地塔科1井要推动地球物理、钻井装备、测试改造、工具仪器、井筒工作液等超深层工程技术装备迭代升级，实现高水平科技自立自强；第三，深地塔科1井力争在轮南-古城台缘带寒武系吾松格尔组、震旦系奇格布拉克组实现油气发现，形成盆地万米超深层油气重大战略接替新领域；第四，培养一支涵盖油气地质、地球物理、钻完井、储层改造、测试、测井等方面万米超深油气勘探开发的专业化技术队伍，占领全球深地探索人才高地。 深地塔科1井对获取宝贵万米深地基础地质资料，揭示震旦纪-寒武纪塔里木盆地古构造、古环境，探讨原特提斯洋演化对塔里木盆地形成演化具有重要意义，形成我国万米超深层成烃-成储-成藏油气地质理论，有力支撑我国万米超深层领域油气勘探开发。 向万米挺进，是一次检验新研制的国产钻机、耐高温高压装备工具、液体材料等钻完井工程技术、设备、材料的可靠性的机会。更有助于对突破万米深井钻完井关键核心技术难题，实现中国石油万米超深层工程技核心技术、关键材料和核心装备迭代升级，提升我国万米超深层钻井、技术服务保障能力和核心竞争力。 此举还有望形成1个万亿方大气区，开辟陆上万米超深层油气重大战略接替新领域，使我国成为全球陆上首个成功勘探开发万米超深层油气的国家。 面临石油地质和工程技术难题
中国能源报：探索这样一口万米深井，需要面对哪些难题？ 魏国齐：万米深地科探工程是一项极具挑战性的系统工程。实施深地塔科1井，面临一系列的石油地质难题和钻完井等工程技术问题。 首先，万米深钻揭示的地层热演化程度超过3.0%，远大于目前生烃机理认识的2.0%成熟阶段，热液流体比中浅层更加活跃。油气资源在多高地温环境下是否能生成和保存？高温高压生烃新模式如何？“超深层油气藏是否存在成藏极限，勘探深度是否存在下限”等，这些都是万米深地钻探必须面对的世界级地质难题。 其次，超深、超高温、超高压、复杂高地应力给万米超深井工程技术带来了物探、钻井、测井方面的难题，需要大吨位高精度可控震源、高灵敏度数字检波器获取高信噪比地震资料。 钻井方面，俗话说一深带万难，主要体现在三个方面。第一，对标全球13项工程难度指标系数，目前我们的万米井，高温高压、砾石厚度、盐层厚度与套数、盐水压力系数、高含硫等7项指标属世界级难题，其他指标的难度系数也名列前茅，钻完井综合难度全球罕见；第二，8000米以深地层信息不准，缺少精准的地层压力、岩石力学特性等关键数据；第三，在8000米以深的超深层寻找油气，好比站在珠穆朗玛峰顶，要看清雅鲁藏布江上的游船，难度可想而知。 测井方面，主要是测井仪器的抗超高温、超高压能力不足，油基钻井液条件下的成像测井难以实现，超高压射孔器材缺乏。现有测井仪器最高抗温200℃，万米井已经达到228℃。由于受到芯片、传感器等基础元器件材料抗温能力的限制，目前自主研发超高温测井仪器难度很大。 最后，万米井还会引发工程难题的叠加效应，如高温高压、复杂压力体系、盐层厚度与套数、复杂高地应力、有毒有害的硫化氢气体等多因素叠加，使得难度进一步增加，加上许多机理仍然不清，甚至会出现难度的突变。 中国能源报：有哪些装备利器可以帮助我们在复杂的万米地下探索？ 魏国齐：我们围绕万米超深层油气科学探索领域，加快推进油气资源勘探开发（陆上）原创技术策源地建设，安排部署了相关科技攻关项目，集中力量开展研究，在深层装备科技攻关方面取得重要进展，打造了一批“国之重器”。钻井方面，新研制12000米钻机，提升能力900吨，配套900吨的顶部驱动钻井装置、3000马力的钻井泵、自动化排管系统、非平面齿PDC钻头、175MPa井口装置等“利器”。预计明年6月，15000米智能钻机将出厂，超深井钻探能力将进一步提升。 中国能源报：我们在理论和科技两方面有哪些创新，推动了探索井的实践？ 魏国齐：近年来，依托国家和中国石油集团公司重大科技专项，在地质理论与工程技术两方面取得了重要创新，推动了探索井的实践。 中国石油突破了传统石油地质理论认识，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基础，也为实施万米钻探提供了理论基础。 在科技方面，创新了一批超深井工程技术核心装备，为万米探索井打下了基础。 当前，塔里木盆地勘探开发全面进入超深层，建成我国最大超深油气生产基地，近三年超深井钻完井技术实现多项技术突破，创造一系列先进指标。 中国能源报：若将勘探成果转变为实实在在的油气产量，我们还需要迈过哪些槛？ 魏国齐：万米深地科探工程对我国来说，是开天辟地的重大工程，虽然前期对实施万米深地科探工程从理论、技术、装备做了充分的科技攻关准备，但新研制的12000米国产钻机、耐高温高压装备工具、液体材料等钻完井工程技术、设备、材料的可靠性还需实战检验。此外，万米超深层高温高压条件下，取芯工具、测井仪器将面临很大的考验。 对万米超深层领域来讲，勘探开发成本高，只有高产稳产才能成为现实的接替领域。当然，只要万米深井顺利打成，并能取到相关岩芯等资料，即使没有发现油气层，对认识塔里木盆地震旦纪-寒武纪重大转折期古构造古环境，解决万米超深层成盆、成烃、成储、成藏等重大科学问题，特别是实现万米超深层工程技术、核心装备的升级换代 ，打造我国原创技术策源地，同样意义重大。 深地、深水和深层领域大有可为
中国能源报：未来，深层乃至超深层的油气资源能否成为我国油气资源的重要组成部分？探索深地对于降低我国油气对外依存度有何积极意义？ 魏国齐：经过长期的勘探开发，我国主要含油气盆地中浅层油气勘探程度已很高，深层-超深层、非常规油气、深水领域将成为未来我国油气增储上产的重点领域，已成为业界共识，深层超深层油气将是我国未来油气增储建产发展的必然方向。 毫无疑问，探索深地将加快解放超深层规模油气储量，有利于为我国原油2亿吨保持长期稳产加快准备接替资源。据预测，至2030年深层超深层的石油和天然气产量占比分别达10%和40%以上，将有效缓解油气对外依存度，助力端牢我国能源饭碗，为稳定输送工业“血液”作出重大贡献。 中国能源报：未来，在油气勘探领域，我们面临哪些机遇？还将面临怎样的挑战？ 魏国齐：作为勘探工作者，要时刻不忘探索新领域、提出新理论、发展新技术、开辟新增储区。 从发展的眼光看，未来可大有作为的领域仍然广阔，包括超深层碎屑岩和基岩火山岩、超深层页岩油气、海域深水、低熟页岩油原位转化、煤炭地下气化、天然气水合物探等领域，这些领域一旦取得突破将带来重大发展机遇。我们需要客观分析这些领域面临的困难与挑战，理论上，深地、深水和深层非常规油气基础地质和成储、成烃、成藏及富集理论认识需要加快深化创新。技术上，深地勘探和深海油气工程、超高温超高压井下工具、地下原位加热转化、地下炼厂、智能化注采、海域天然气水合物试采、超深层弱信号高精度地震、超高温高压测井与远探测井等关键核心技术需要加快自立自强。经济上，这些领域的勘探开发操作难度大、成本较高，需要发挥“大国体制”优势，统筹资源、集中力量、久久为功，加大政策和财税支持力度，加快实现经济效益开发。环境上，这些新领域勘探开发过程中会对环境造成一定的影响，需要采取有效措施对环境进行保护，使资源开发与环境保护取得平衡，实现良性发展。 来源：中国能源报
