攀登“地下珠峰”

　　【深度調(diào)研】

3月9日，塔里木油田果勒3C井完鉆井深9396米，創(chuàng)亞洲最深水平井紀錄。 譚輝 攝

　　5月1日，中國石化部署的亞洲最深井躍進3-3XC井開鉆。王福全 攝

　　塔里木油田博孜—大北加快外輸管線建設(shè)（3月29日攝）。 譚輝 攝

　　天山網(wǎng)-新疆日報記者 于江艷 劉毅

　　5月1日，中國石化部署的亞洲最深井“深地一號”躍進3-3XC井，在塔克拉瑪干沙漠邊緣開鉆，設(shè)計井深9472米。

　　塔克拉瑪干沙漠號稱“死亡之?！?，曾經(jīng)這里只有風(fēng)沙流動的聲音，如今一項項奇跡在這片沙海中誕生。今年3月，這里接連創(chuàng)下兩個亞洲之最：中國石油塔里木油田果勒3C井完鉆井深達9396米，創(chuàng)亞洲最深水平井紀錄；中國石化西北油田順北84斜井，垂深達8937.77米，創(chuàng)亞洲陸上垂深最深千噸井紀錄。

　　當前，塔克拉瑪干沙漠油氣勘探開發(fā)如火如荼，一座座鉆機呼嘯著向地球深部挺進。截至目前，塔里木盆地已鉆出160口超8000米深井，堪稱一座座“地下珠峰”。

　　為什么要去攀登“地下珠峰”？持續(xù)向地球內(nèi)部挺進，多深才是極限？帶著一系列疑問，記者來到這一中國最大沙漠一探究竟。

　　端穩(wěn)端牢能源飯碗的重大戰(zhàn)略選擇  

　　相信很多人會有疑問：為什么要把鉆井打這么深？

　　隨著我國石油工業(yè)的不斷發(fā)展，中淺層油氣資源勘探開發(fā)已進入中后期，“中淺層油氣發(fā)現(xiàn)難度越來越大，我們得到更深的地方去找?！蔽鞅庇吞锟碧揭?guī)劃專家艾克拜爾·沙迪克說。

　　我國地下油氣藏極其復(fù)雜，一些儲集在地下縫洞中、一些充注在巖石孔隙里、還有些隱藏在微小裂縫間。如果將地下油氣藏比喻成一座座房子的話，通常鉆井打到“別墅”位置開采，周邊連著“小閣樓”“儲物間”等小房子，或許堵著一道“墻”導(dǎo)致聯(lián)通不暢，中淺層難以完全開采出來。

　　西北油田石油工程技術(shù)研究院研究員楊祖國長期致力于提高油藏采收率，據(jù)他介紹，目前我國油田平均采收率在35%左右，能達到50%以上的采收率已很不錯，還有很多油藏采收率僅20%左右。

　　通常情況下，油井打下去后，依靠地層自身能量，油會自噴出來，當不能自噴后需要向油藏注水或注氣，補充地層能量，將油驅(qū)替出來。我國東部一些老油田，因持續(xù)注水，油藏含水率高達90%以上，也就是說，采出來的九成以上都是水。

　　在此背景下，向地球深部挺進，成為重要選擇?！俺顚右殉蔀槲覈蜌赓Y源增儲上產(chǎn)主陣地，向地球深部挺進是保障我國能源安全的重大戰(zhàn)略任務(wù)，是端穩(wěn)端牢能源飯碗的重大戰(zhàn)略選擇?！敝袊こ淘涸菏繉O金聲表示。

　　國際上，一般將超過4500米的井稱為深井，超過6000米的稱為超深井。我國最新一輪油氣資源評價結(jié)果顯示，塔里木盆地埋深超過6000米的石油和天然氣資源分別占全國的83.2%和63.9%，約占全球深層油氣資源總量的19%，勘探開發(fā)潛力巨大。

　　“塔里木盆地已探明油氣儲量當量超50億噸，目前探明率僅32%左右。超深層油氣資源儲量占盆地資源儲量50%以上，探明程度還很低?！彼锬居吞锟碧介_發(fā)研究院勘探所一級工程師黃少英表示，向超深層拓展還有很大空間。

　　我國是能源消費大國，在新能源未大規(guī)模應(yīng)用之前，仍需以油氣為主的化石能源來支撐經(jīng)濟社會發(fā)展。

　　同時我國又是一個“富煤貧油少氣”的國家，沙特等中東國家地下挖幾百米到兩三千米都能出油，而中國幾乎把三四千米之內(nèi)的淺層梳了一遍，難以有新的規(guī)模發(fā)現(xiàn)。為尋找新的戰(zhàn)略接替，中國迫切需要新的突破，未來陸上油田主攻方向是深地和非常規(guī)油氣開發(fā)。

　　塔里木盆地持續(xù)向地球深部挺進，已建成我國最大深層超深油氣資源勘探開發(fā)生產(chǎn)基地；準噶爾盆地的吉木薩爾國家級陸相頁巖油示范區(qū)和世界最大致密礫巖油田——瑪湖油田，正向非常規(guī)油氣發(fā)起進攻。

　　勘探開發(fā)難度全球罕見

　　物探是地質(zhì)學(xué)家的“眼睛”，采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量決定著他們對地下情況的判斷。

　　每年冬春季節(jié)，新疆物探人員深入千里荒漠戈壁，扛著一捆捆線圈和檢波器，在大地上鋪滿陣列，通過人工模擬地震方式，向地下發(fā)射地震波，由地面檢波器收集油氣、巖層的反射信號。

　　這一過程如同給地層“做CT”?！斑@就好比站在珠峰峰頂，隔著層層云霧，要分辨和看清雅魯藏布江上的一條條船?！蔽鞅庇吞锟碧介_發(fā)研究院總地質(zhì)師韓俊說，要想探明地層深處的情況，地震波不僅要發(fā)射到地下八九千米地層，還要反射回地面，等于來回穿行1.6萬米以上。

　　塔里木盆地超深層勘探開發(fā)主戰(zhàn)場在順北和富滿區(qū)域，地處塔克拉瑪干沙漠腹地，地表覆蓋的厚厚沙層像棉花一樣，將地震波能量吸收大半。同時，地震波在向地下穿透過程中，不同地質(zhì)體會產(chǎn)生多種地震波，很多為無效信號。

　　物探報告不清楚，就無法精準定位油氣藏富集位置。地質(zhì)理論認識不到位，則可能導(dǎo)致井位部署方向不準。

　　西北油田勘探開發(fā)研究院順北勘探研究所黨支部書記、副所長龔偉至今還記得，2014年打順北第一口探井——順北1井，按照溶洞型儲層地質(zhì)理論指導(dǎo)部署，雖然見到少量油氣，但是規(guī)模小，測試還出水?！盀槭裁磿撬?？”龔偉說，好長一段時間，大家都在反思，現(xiàn)在回頭看實際上是打到斷控圈閉外面了。

　　圈閉是油氣聚集的場所，也是讓地質(zhì)學(xué)家魂牽夢繞的地方。

　　順北和富滿區(qū)域超深層發(fā)育走滑斷裂帶，猶如地震在馬路上劈出來的巨大縫洞形成的集合體，要在斷裂帶內(nèi)準確鉆到圈閉，不僅要克服地下高溫、高壓、高含硫的“三高”問題，還要防井壁垮塌，鉆頭卡鉆、漏失等各種工程風(fēng)險。

　　鉆出一座“地下珠峰”需要近千根鉆桿，更換近20個鉆頭。向地下持續(xù)鉆進過程中，由地面鉆機傳輸動力，帶動一節(jié)一節(jié)連起來的鉆桿持續(xù)旋轉(zhuǎn)，并帶動鉆頭“啃”碎地下巖石。到地下八九千米，連起來的鉆桿已像面條一樣柔軟。

　　與此同時，連接著鉆桿的“水帶”將鉆井液沿著鉆桿注入井底，在冷卻鉆頭的同時，將切下來的巖石碎屑帶回地面。

　　在塔里木盆地，中國最先進的萬米鉆機、金剛鉆鉆頭、耐200攝氏度高溫的鉆井液、定向儀器等紛紛上場，這里已成為中國油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域最先進技術(shù)和最精良裝備的試驗場。

　　“對標全球13項工程難度指標，這里的高溫高壓、礫石厚度、鹽層厚度與套數(shù)、鹽水壓力系數(shù)、高含硫等7項指標屬世界級難題，其他難度指標也名列前茅?！睂O金聲說，塔里木盆地鉆完井綜合難度全球罕見。

　　刷新亞洲最深水平井紀錄的塔里木油田果勒3C井，由中國石油集團渤海鉆探工程有限公司庫爾勒分公司BHZ9005隊鉆成。然而，誰又能想到，成功的背后卻歷經(jīng)兩次失敗。

　　“前兩家鉆井公司打到8000米左右，地層出現(xiàn)垮塌，頻繁憋停頂部動力裝置，反復(fù)卡鉆?？ㄣ@后取不出來井就報廢?！盉HZ9005隊隊長康鎖說，接到果勒3C井鉆井任務(wù)后，該鉆井隊在8000米左右側(cè)打水平段，連續(xù)打通2個儲層6條斷裂帶。

　　在塔里木盆地，鉆井打到八九千米，井下溫度達到180攝氏度左右，高的甚至突破200攝氏度；井底壓力達到150兆帕左右，最高突破170兆帕。

　　井底溫度和壓力尚在可控范圍，最讓康鎖擔心的是井底會不會高含硫化氫。

　　硫化氫是伴生在部分油氣藏里的劇毒氣體，吸入一定濃度將致人死亡。為此鉆井隊在施工過程中每2分鐘就檢測一次泥漿。當井鉆到9000米時，70多人駐守施工，24小時緊盯現(xiàn)場?？垫i的手持報話機，每3分鐘就響1次。鉆完井之前的幾天，他幾乎沒睡過一個安穩(wěn)覺。

　　科技攻關(guān)解決世界級難題

　　俗話說，上天容易入地難。在超深層每向下多鉆100米，難度都呈幾何級數(shù)增加。中國工程院院士孫龍德介紹，鉆井從4500米打到6000米，人們經(jīng)歷了10年實踐；從7000米打到9000米，經(jīng)歷了17年實踐。

　　征戰(zhàn)“死亡之?！保鞅庇吞锖退锬居吞锊粩嗌罨刭|(zhì)理論認識，加快科技攻關(guān)，解決“卡脖子”難題。

　　3月27—28日，中國石化“深地工程”與勘探戰(zhàn)略新領(lǐng)域?qū)ｍ椦杏憰跒豸斈君R召開。來自中國石化系統(tǒng)內(nèi)部20家單位的近百名專家對“深地工程”勘探及勘探戰(zhàn)略新領(lǐng)域進行深入研討。

　　4月20—23日，中國石油超深層復(fù)雜油氣藏勘探開發(fā)技術(shù)研發(fā)中心主辦、塔里木油田承辦的“超深油氣勘探開發(fā)技術(shù)交流會”舉行，9位院士、數(shù)百名來自高校、科研院所及企業(yè)相關(guān)專家和學(xué)者共同聚焦塔里木盆地，對標314項超深層領(lǐng)域找油氣技術(shù)瓶頸問題展開討論。

　　世界級難題要用世界級技術(shù)去解決。塔里木油田堅持五湖四海搞科研、集智攻關(guān)解難題，向全球發(fā)布7個“揭榜掛帥”科研項目。西北油田與石油工程技術(shù)研究院、石油勘探開發(fā)研究院及國內(nèi)外知名高校的研究團隊組建“大兵團”，協(xié)同攻關(guān)解難題。

　　塔里木油田勘探開發(fā)研究院企業(yè)高級專家彭更新說，通過集智攻關(guān)，塔里木盆地臺盆區(qū)成像精度已從8‰提升到1.8‰左右，庫車山前復(fù)雜山地成像精度從5%提升到2%以內(nèi)。

　　西北油田科研團隊經(jīng)歷無數(shù)次探索和嘗試后，在沙漠搭建起地震模擬弱信號恢復(fù)函數(shù)，在地層構(gòu)建出另一個平行空間，通過3D數(shù)字模型，將儲存油氣的洞穴或裂縫精準雕刻出來?！拔覀円褎?chuàng)新形成‘超深層儲層立體成像技術(shù)’和‘縫洞體精細雕刻技術(shù)’，斷裂識別精度從30米提高至15米?！蔽鞅庇吞锟碧介_發(fā)研究院院長李宗杰表示，現(xiàn)在可以對8000米以下地層進行360度掃描。

　　在一系列新技術(shù)加持下，中國石化“深地一號”順北油氣田基地鉆井實現(xiàn)指哪打哪，從過去的“打不成”變成現(xiàn)在的“打得成、打得快、打得好、打得準”，成為中國石化“少井高產(chǎn)”示范區(qū)和深地勘探典范。

　　西北油田超深層石油已實現(xiàn)效益開采。“雖然打一口超深井投入是中淺層的10倍，但油氣產(chǎn)出不止10倍?！蔽鞅庇吞锊捎退膹S技術(shù)管理中心主任張文學(xué)說，西北油田不是為了打深井而打深井，一定要實現(xiàn)有效益的勘探開發(fā)。

　　在西北油田加速向地球深部挺進的同時，塔里木油田也“大干快上”，在超深層鉆出豐富的油氣產(chǎn)能。

　　“‘十二五’以來，基本每年探明儲量90%以上都在超深層，2022年超深層油氣產(chǎn)量達到1800萬噸，比重已占到55%?！彼锬居吞锟碧介_發(fā)研究院副院長兼總地質(zhì)師楊憲彰說。

　　塔里木油田聯(lián)合中國石油工程技術(shù)研究院、寶雞石油機械有限責(zé)任公司等單位，創(chuàng)新超深油氣井鉆完井技術(shù)，合力研發(fā)超深井鉆機、“非平面齒”強研磨抗沖擊鉆頭等一批“國之重器”，支撐8000米以深鉆井速度由以往的“一口井打兩個春節(jié)”到現(xiàn)在“一年能打兩口井”。

　　建成引領(lǐng)全球的超深層勘探開發(fā)示范基地，絕非“獨角戲”，而是攜手共進的“交響曲”。2021年，中石化、中石油牽手開展“中中合作”，推進塔里木盆地超深層勘探開發(fā)資源共享、優(yōu)勢互補、集智攻關(guān)、聯(lián)合創(chuàng)新。

　　“綠框框是我們的工區(qū)，白框框是他們的，這是我們的，那是他們的……”攤開一張地圖，順著艾克拜爾手指方向，記者發(fā)現(xiàn)兩大油田工區(qū)僅在一條斷裂帶上就交錯七八次，真正形成了“你中有我、我中有你”的分布格局。

　　油氣就藏在地質(zhì)學(xué)家的腦海里

　　西北油田會戰(zhàn)始于1978年。1984年，在塔里木盆地北部部署的沙參2井，原本準備放棄時，向下多鉆了幾十米，鉆至5391米時，地下油氣噴涌而出。此后沙參2井被命名為功勛井，由此拉開西北油田在新疆規(guī)模開發(fā)的序幕。

　　深一點，再深一點，就會有更好的油氣“風(fēng)景”。沿著這一思路，西北油田所屬塔河油田將鉆井打到五六千米。

　　塔河油田為縫洞型油藏，像是桂林溶洞。“剛開始，我們一直在找溶洞，找到后來發(fā)現(xiàn)順北油氣藏不是在溶洞里，而是在斷裂帶的縫洞里?！卑税轄栒f，這種認識完全是顛覆性的。

　　斷裂怎能將油氣儲藏起來呢？恰恰順北斷裂帶是個意外，經(jīng)過多次地質(zhì)運動后，斷裂帶上擠出的縫洞破碎帶有些被細如陶泥的蓋層蓋住了，油氣沒有揮發(fā)。

　　自2010年開始的七八年間，西北油田先后組織兩輪系統(tǒng)盆地編圖，率先提出走滑斷裂帶控儲、控藏、控富認識，形成在低隆區(qū)沿斷裂帶尋找原生油氣藏的勘探思路，堅定在斷裂帶上找油氣富集區(qū)的信心。

　　2015年，西北油田部署的順北1-1井獲高產(chǎn)油氣流，且都是優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)油，基本上簡單過濾后就能加到小四輪拖拉機里使用，具有較高商業(yè)開發(fā)價值。接著，西北油田在1號斷裂帶部署2口評價井和4口開發(fā)井，全部獲得高產(chǎn)。2016年8月，中國石化宣布在順北油氣田取得重大商業(yè)發(fā)現(xiàn)，并派出首批12人的先遣隊開發(fā)順北。

　　張文學(xué)正是12人之一，在沙漠腹地的鐵皮房住了兩年半，冬天冷到零下二三十攝氏度，春天常常遭遇沙塵天氣侵擾，夏天更是熱到40攝氏度以上，天天汗水濕透衣裳。

　　回憶起那段艱苦歲月，張文學(xué)至今心潮澎湃：“雖然吃了不少沙子，但打出了一批高產(chǎn)井，心里比吃了蜜還甜。”

　　塔里木油田會戰(zhàn)始于1989年。1998年以前，以經(jīng)典的背斜構(gòu)造理論為指導(dǎo)，塔里木油田在庫車和塔西南中淺層部署30多口探井，幾乎全部失敗。背斜構(gòu)造，實際上就像一口大鍋，是儲藏油氣的“倉庫”。

　　打探井就像開盲盒。在與世隔絕的戈壁荒漠，奮戰(zhàn)幾百天，開出來一個空盒，于鉆井人，是比井還深的絕望；于勘探人，是比山還大的壓力。

　　轉(zhuǎn)變思想，重振士氣。1998—2002年，塔里木油田以斷層相關(guān)褶皺理論為指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)了克拉2、迪那2等大氣田，推動西氣東輸工程啟動。

　　但是隨后的2002—2006年，庫車坳陷區(qū)域勘探16口井全部失利，勘探又陷入低潮期。

　　油氣發(fā)現(xiàn)大場面在哪里？時任塔里木油田公司總經(jīng)理的孫龍德決定從非石油院校引進一批人才，補充新鮮血液?！?004年，孫總到我們學(xué)校來演講，我就是聽了他的演講后來到塔里木油田的?！碑厴I(yè)于北京大學(xué)地質(zhì)系的黃少英說。

　　跳出淺層背斜構(gòu)造找油氣的認識禁錮，2008年左右塔里木油田引進鹽相關(guān)構(gòu)造理論。在這一理論指導(dǎo)下，2008—2018年，在庫車山前發(fā)現(xiàn)克深2、大北3、博孜9等多個氣藏，形成克拉—克深、博孜—大北兩個萬億立方米大氣區(qū)。“庫車山前鹽膏層厚的地方有近4000米，薄的地方100多米。鹽膏層受到擠壓后發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致鹽上和鹽下地層分層變形，在鹽下形成成排成帶的背斜或斷背斜圈閉?！秉S少英說。

　　自此，塔里木油田鉆井深度從四五千米跨越到六七千米，最深突破8000米。

　　油氣就藏在地質(zhì)學(xué)家的腦海里，石油工業(yè)的每一次大發(fā)展都離不開地質(zhì)理論的飛躍。2013—2016年，塔里木油田地質(zhì)人員攻關(guān)發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖走滑斷裂控儲、控藏更控富，在此理論指導(dǎo)下實現(xiàn)“富滿之下找富滿”，發(fā)現(xiàn)10億噸級大油田。

　　此后，鉆井深度再一次跨越，從8000米提升到9000米以上。

　　向萬米超深層挺進

　　鉆井已打到9000多米，繼續(xù)打下去會不會打穿地殼？

　　眾所周知，地球從結(jié)構(gòu)上分為地殼、地幔和地核。地殼是地球的表面層，大陸地殼平均厚度35千米，地幔厚度約2900千米，地核半徑約3480千米?！叭绻麑⒌厍虮茸饕粋€雞蛋，我們現(xiàn)在也就是剛打到雞蛋殼里，連雞蛋殼都沒穿破?！卑税轄柦忉?。

　　迄今，世界最深鉆井為前蘇聯(lián)的科拉CR-3井，垂直井深12262米，打了20多年，主要目的是科學(xué)探索。

　　當前，以開采油氣為目的的深地鉆井，主要集中在美國墨西哥灣、中國塔里木盆地和四川盆地。其中，塔里木盆地和墨西哥灣已實現(xiàn)規(guī)模開發(fā)。

　　2016年，在全國科技創(chuàng)新大會上，習(xí)近平總書記提出：“向地球深部進軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題?！?/p>

　　同年，國務(wù)院在《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中提出，要發(fā)展深海、深地、深空、深藍等領(lǐng)域的戰(zhàn)略高技術(shù)。目前，我國“深空”已實現(xiàn)航天器登月，“深?！币延休d人潛水器抵達海洋最深處，而“深地”的探索，至今仍未突破1萬米。

　　“塔里木石油人不僅要征戰(zhàn)‘死亡之?！€要征戰(zhàn)萬米深地，實現(xiàn)科技自立自強，爭做全球超深層技術(shù)引領(lǐng)者。”孫龍德說。

　　在他看來，挺進萬米超深層，重要意義比肩人類登月。

　　為進一步認識地球深部，2019—2022年，塔里木油田實施“五橫五縱”的格架線物探工程，從東到西最長線1100公里，從南到北最長線500多公里，對塔里木盆地進行精細掃描。

　　黃少英至今還記得，當時向公司匯報時，光1條格架線的剖面圖和解釋資料，一輛車的后備箱都裝不下，約60平方米的匯報室4面墻都掛滿了剖面圖，桌子上擺滿解釋資料。而10條線的剖面圖和解釋資料，加起來能裝滿一輛卡車。

　　2022年，在“五橫五縱”格架線工程即將完成之際，塔里木油田又啟動“十橫十縱”工程，網(wǎng)格線間距縮小到32千米，可掃描到地下1.6萬米深處。

　　曾經(jīng)，世界油氣勘探開發(fā)專家將8000米以下視為油氣禁區(qū)，認為在如此高溫高壓環(huán)境下，埋藏數(shù)億年的石油早就燒干了。

　　然而，塔里木盆地卻是一個例外。塔里木油田與全國近20個科研院所反復(fù)實驗，連續(xù)數(shù)年研究后發(fā)現(xiàn)，塔里木盆地其實是一個冷盆。我國東部鉆井打到6000米，井底溫度高達200攝氏度，而在塔里木盆地打到八九千米最高溫度才有突破200攝氏度的。

　　油氣從烴源巖運移出來，也就是說烴源巖是油氣藏形成的界限。而塔里木盆地這個冷盆的烴源巖界限在哪？至今油氣勘探開發(fā)專家也沒找到全部源頭。

　　當前，塔里木油田超深層油氣藏主要在奧陶系（4.38億年至4.8億年前地層）。持續(xù)向地球深部挺進，近年來在寒武系（4.8億年至5.4億年前）也鉆出油氣，再向下震旦系（5.4億年至6.5億年前）、南華系（6.5億年至7.5億年前）是否還有油氣？需要超萬米的深地鉆井去證實。

　　塔里木盆地形成于20億年前，曾經(jīng)這里是汪洋大海，地質(zhì)演變過程中將大量生物遺體埋藏在地層深處，在高溫高壓環(huán)境下發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)形成油氣，并逐漸運移到巖石孔洞和縫隙中。“俄羅斯在西伯利亞發(fā)現(xiàn)13億—14億年前地層都有烴源巖?！秉S少英堅信塔里木盆地萬米深處仍有油氣。

　　曾經(jīng)滄海變沙海，如今塔里木盆地中心被世界第二大流動沙漠——塔克拉瑪干沙漠覆蓋。歷經(jīng)20億年的風(fēng)霜，塔里木盆地經(jīng)歷了3次大的伸展擠壓旋回，并多次疊加變形后形成現(xiàn)在的模樣。拿石油專家的話來說，塔里木盆地就像是一摞盤子打碎后又被踹了幾腳，這個地質(zhì)構(gòu)造極其復(fù)雜的盆地，從高空俯瞰像是一只眼睛。塔里木盆地這只深邃的眼睛到底藏著怎樣的油氣秘密？尚在等待更多高科技去發(fā)現(xiàn)。