封面新聞記者 朱珠

(資料圖片)

近日，中國石化部署在四川盆地的風(fēng)險探井——元深1井順利完鉆，完鉆垂深8866米，一舉打破了四川盆地勘探開發(fā)垂直深度最深紀(jì)錄。

上天難，下地更難，地層千變?nèi)f化，極度復(fù)雜的地質(zhì)情況給鉆井技術(shù)帶來了重重挑戰(zhàn)。元深1井直井8866米井深完鉆，比8848米的世界第一峰珠穆朗瑪峰還“高”，成為四川盆地油氣勘探開發(fā)的又一里程碑。這一數(shù)字背后有哪些技術(shù)突破，又有怎樣的意義？封面新聞記者采訪了中國石化首席專家、地質(zhì)專家、西南石油大學(xué)教授等油氣領(lǐng)域?qū)＜疫M行解讀。

克服高溫、高壓難題

鉆井每增加一米都是極限挑戰(zhàn)

元深1井最深鉆達(dá)目前四川盆地埋深最深的油氣層——燈影組臺緣丘灘氣層。中國石化勘探分公司在鉆探過程中發(fā)現(xiàn)，這套位于地下超8700米的超深層海相碳酸鹽巖中仍見到了72米較好的油氣顯示和優(yōu)質(zhì)孔隙型儲層。該井鉆到目前四川盆地埋深最深的油氣層，進一步展示了川北深層古老碳酸鹽巖良好的勘探潛力。

據(jù)了解，這口井鉆探過程中克服了許多世界級難題。比如，上部井段一次下入的大尺寸套管在空氣中重量517噸，鉆機、套管承受超大負(fù)荷；深地超高溫、高壓和CO2污染、鹽水污染、H2S污染使得鉆井液流動性和穩(wěn)定性變差；垂深超8000米小井眼取巖心難以找尋合適的工具、工藝等等。

“這口井鉆探，除了傳統(tǒng)的高溫、高壓、高含硫難題外，相鄰地層間壓力系數(shù)超過0.5的跳躍變化有8次，還有大段易不穩(wěn)定或蠕變、地層流體復(fù)雜的地層，CO2、H2S、鹽水（膏）、巖屑污染不斷出現(xiàn)”，中國石化首席專家、勘探分公司總工程師李真祥表示，一口井在勘探過程中遇到如此之多的技術(shù)難題在他的工作生涯中還沒遇見過，需要把需求差異很大的地層放在同一裸眼中處理，探井很多情況事先還不是特別清楚，依靠傳統(tǒng)的工藝技術(shù)難以保障安全施工和達(dá)到地質(zhì)目的，需要邊推進邊創(chuàng)新攻關(guān)。

中國石化勘探分公司副總地質(zhì)師兼油氣勘探管理部經(jīng)理段金寶告訴記者，特別是四川盆地海相地層大多含有硫化氫，硫化氫為有毒氣體，一旦發(fā)生泄漏可以導(dǎo)致人員中毒，同時硫化氫還會腐蝕鉆井管柱和設(shè)備，這也是油氣勘探中的一大風(fēng)險。

“因為勘探的目的是發(fā)現(xiàn)油氣，鉆井完成并不是工作的全部，還需要獲取巖心、測井等‘資料’，然后再研究怎么把天然氣從地下采出來，到達(dá)地下8000多米，溫度已經(jīng)超過200度，相關(guān)配套儀器容易損壞，每增加100米溫度就要上升超2攝氏度，所以每往下一米都是極限挑戰(zhàn)”，段金寶說。

突破傳統(tǒng)、常規(guī)認(rèn)知

勘探開發(fā)向更深層發(fā)起進攻

隨著國內(nèi)天然氣需求的不斷擴大，包括部署在四川盆地的油氣勘探項目，都正在向更深層發(fā)起進攻，探索深層、超深層油氣富集機理。

集中了業(yè)內(nèi)的智慧和力量，元深1井才得以順利完成。據(jù)了解，中國石化勘探分公司、中原工程、勝利工程、工程院和西南石油大學(xué)組織團隊聯(lián)合攻關(guān)，駐井指導(dǎo)，攻克了超深層安全快速鉆井領(lǐng)域許多世界級技術(shù)難題，形成了超深鉆井5項關(guān)鍵技術(shù)，使用了新型非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)，研發(fā)了深井防硫鉆具系列，形成了四川盆地特深層油氣藏勘探開發(fā)比較成功的一套工藝、工具和材料工程技術(shù)體系。

“通過本井的工作，在南方海相復(fù)雜深井鉆探領(lǐng)域，創(chuàng)新攻關(guān)使技術(shù)水平、鉆探能力上了一個大的臺階。以后遇到類似的復(fù)雜情況和難題，我們的手段會更多、能力會更強。目前，國內(nèi)在類似領(lǐng)域的工作相對較少，在元壩最復(fù)雜的地區(qū)鉆到垂深8866米是一個標(biāo)志性事件，對今后深層、超深層碳酸鹽巖油氣勘探開發(fā)持續(xù)推進意義重大”，李真祥說。

段金寶也提到，8866米這個數(shù)字代表了行業(yè)對地質(zhì)認(rèn)識的新突破，“過去我們認(rèn)為埋藏太深壓實和膠結(jié)作用使儲層致密化，同時烴源巖熱演化程度高，不利于油氣富集，但當(dāng)我們的設(shè)備鉆達(dá)8000多米時，發(fā)現(xiàn)了良好儲層和油氣顯示，也讓我們對四川盆地的有了新的認(rèn)識和新的拓展目標(biāo)，我們有理由相信埋深超9000米甚至超萬米碳酸鹽巖領(lǐng)域仍有較大的油氣勘探潛力”。

得益于國內(nèi)石油工程工藝技術(shù)的進步，地球物理預(yù)測技術(shù)的突破，段金寶告訴記者，目前來講從一個超深層勘探目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)，到實現(xiàn)油氣田探明一般需要4～5年的時間。

四川盆地天然氣勘探開發(fā)大有可為

資料顯示，四川盆地天然氣總資源量達(dá)40萬億立方米，約占全國總資源量的三分之一；其中技術(shù)可開發(fā)量近10萬億立方米，經(jīng)濟可開發(fā)量5萬億立方米；2021年四川生產(chǎn)天然氣484億立方米，僅次于陜西居全國第二位。四川盆地深部油氣資源豐富，勘探潛力巨大，近年來勘探開發(fā)領(lǐng)域?qū)耀@突破，特別是鉆井刷新了超深層領(lǐng)域的一次次紀(jì)錄。

除了完鉆8866米直井元深1井，今年6月，中國石油位于四川盆地的雙魚001-H6井井深9010米，創(chuàng)造四川盆地水平井井深最深紀(jì)錄（斜深），標(biāo)志著我國超深井鉆井能力上了新臺階。截至12月10日，我國首套一鍵式人機交互7000米自動化鉆機投入工業(yè)性試驗達(dá)100天，作為國家科技攻關(guān)任務(wù)，填補了“一鍵式人機交互”“獨立建立根”等國內(nèi)空白。

“不論是頁巖氣、致密砂巖氣還是碳酸鹽巖氣，四川盆地的天然氣藏都具有埋藏深、地質(zhì)條件復(fù)雜、非均質(zhì)性強的特征，同時大多數(shù)氣田都地處山區(qū)，天然氣的勘探開發(fā)難度非常大。目前，四川盆地天然氣勘探處于早中期，正進入了快速增長期，理論和技術(shù)方面形成了完整的天然氣工業(yè)體系”，盧聰說。

關(guān)鍵詞： 四川盆地 中國石化 碳酸鹽巖