如何掘地三萬尺?看“中國深度”背後的科技創造力
來源:科普中國
發布時間:2024-03-07
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龍年新春,被視為(wei) 生命禁區的新疆塔克拉瑪幹沙漠腹地傳(chuan) 來喜訊:我國首口萬(wan) 米深地科探井——中國石油塔裏木油田深地塔科1井“衝(chong) 刺”成功。這口肩負著科學探索和預探發現兩(liang) 大使命的萬(wan) 米深地科探井,是繼深空“神舟上天”、深海“蛟龍入海”之後,我國在深地領域探索自然的又一壯舉(ju) 。

3月4日,鑽破萬(wan) 米後,深地塔科1井的工作人員在現場慶祝。新華社記者 李響 攝

隨著鑽機的轟鳴,8000米、9000米、10000米……我國在深地領域的探索紀錄一次次被刷新。“死亡之海”中創造的奇跡,見證我國油氣勘探開發和科技創新的發展,鐫刻匯聚勇氣和智慧的“中國深度”。

向深層進軍(jun) :為(wei) 祖國加油爭(zheng) 氣

祖國西部,3月的塔克拉瑪幹沙漠,春寒料峭,風沙彌漫。大漠腹地的深地塔科1井井區,沙丘環抱,井架高聳,機械裝備轟鳴不停,約20層樓高的鋼鐵塔架,穩穩矗立在流沙之上。

這是3月2日在新疆塔克拉瑪幹沙漠拍攝的深地塔科1井(無人機照片)。新華社記者 李響 攝

4日14時48分,隨著一枚金剛石鑽頭持續刺破地下岩層,前方指揮部電子屏幕上的數字瞬間躍至10000(米),現場緊張期待的百餘(yu) 名石油工人頓時歡呼起來。創造和見證我國首個(ge) 萬(wan) 米深井的誕生,每個(ge) 人臉上都洋溢著喜悅和自豪的神情。

“經過270多天的努力這口井終於(yu) 破萬(wan) 了,我們(men) 創造了新紀錄。”擔任鑽井平台總監的閔鵬,5年前在塔裏木盆地參與(yu) 了鑽探當時亞(ya) 洲陸上最深井的任務,成功鑽至地下8882米。如今又目睹深地塔科1井突破地下萬(wan) 米。他難掩激動:“如此深度之下,幾乎沒有任何同類鑽井資料參考,沒有技術參數指標可以借鑒,但我們(men) 依然做到了。”

萬(wan) 米之後,步履不停。目前,深地塔科1井仍在向著11100米目標深度全速鑽進。

塔裏木盆地是我國最大的含油氣盆地,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%,是我國最大的深地油氣富集區。

“超深層已成為(wei) 我國油氣資源增儲(chu) 上產(chan) 的主陣地,向地球深部挺進是保障我國能源安全的重大戰略任務,是端穩端牢能源飯碗的重大戰略選擇。”中國工程院院士孫金聲表示。

近年來,我國不斷向地球深部進軍(jun) ,多次刷新深地開發紀錄。僅(jin) 2023年,塔裏木油田完鑽井深超8000米的井就超過70口,約90%的新增儲(chu) 量從(cong) 超深地層獲取,開采出的超深層油氣達1957萬(wan) 噸。

“向深而生,是保障國家能源安全的必然選擇。”中國石油塔裏木油田企業(ye) 首席專(zhuan) 家王春生說。

迎難而上:科技創新刷新“中國深度”

地下萬(wan) 米“衝(chong) 刺”,深地塔科1井的鑽頭自上而下要穿透13個(ge) 地層,攻克超高溫、超高壓、地層不穩定等幾十道難題,鑽至萬(wan) 米後,地層溫度超過200℃,地層壓力超過130兆帕。每深入地下一米,鑽探難度都會(hui) 成倍增加。

王春生告訴記者,這口井從(cong) 地表鑽到8000米深度用了近5個(ge) 月,而從(cong) 8000米到萬(wan) 米,用了4個(ge) 多月的時間。

在王春生看來,萬(wan) 米深井鑽探過程中麵臨(lin) 的最大難題是高溫。“每往地下鑽進100米、溫度就會(hui) 升高約2℃,萬(wan) 米之下麵臨(lin) 超200℃的高溫,在這種環境下,鑽杆就像煮熟的麵條一樣,操作起來很難控製,隻能憑借經驗進行判斷操作。”

3月3日,司鑽在深地塔科1井駕駛鑽機作業(ye) 。新華社記者 李響 攝

“超萬(wan) 米後控製難度極大,就像一輛大卡車在兩(liang) 條細鋼絲(si) 繩上行駛。”中國工程院院士孫金聲介紹,這口井的鑽探難度堪比“探月工程”。

麵對世界級難題,塔裏木油田打破傳(chuan) 統鑽井組織形式,搭建跨學科工作平台,集合地質、工程、裝備等精銳力量,組建了9支技術支撐組,讓多專(zhuan) 業(ye) 、多學科緊密配合、協同作戰,並配備了一大批頂尖儀(yi) 器裝備,為(wei) 萬(wan) 米深井鑽探“保駕護航”。

“我們(men) 的鑽機、鑽具這些都是自主研發的。”鑽機主設計師、寶石機械一級工程師李亞(ya) 輝介紹,深地塔科1井使用的鑽機載重900多噸,鑽井深度可達12000米,“這台大國重器,正是我們(men) 不斷向深向難挺進的底氣。”

3月3日,工作人員在深地塔科1井協同機械進行鑽井作業(ye) 。新華社記者 李響 攝

開鑽以來,塔裏木油田、西部鑽探、寶石機械等多家單位聯合攻關(guan) ,攻克了超高鑽台大載荷提升係統關(guan) 鍵技術難題,自主研製了全球首台12000米特深井自動化鑽機,創新研發了220℃超高溫鑽井液、抗高溫螺杆等工藝技術,萬(wan) 米取芯及電纜等資料錄取裝備實現突破,打造形成萬(wan) 米深井安全高效鑽完井等一批關(guan) 鍵核心技術。

此前,全世界陸上真正垂深超1萬(wan) 米的井隻有1口,即蘇聯開發的科學鑽探井——科拉SG-3,深度12262米。這口井鑽探耗時23年。“深地塔科1井鑽破萬(wan) 米後成為(wei) 世界陸上第二、亞(ya) 洲第一垂深井,在深地科學研究和超深層油氣勘探領域具有裏程碑意義(yi) 。”中國科學院院士賈承造表示。

奇跡背後:隻有荒涼的沙漠 沒有荒涼的人生

距離鑽機不遠處,10多套針對地下各種地層的國產(chan) 金剛石鑽頭整齊排列,一排排“鐵齒鋼牙”已被地底深處堅硬的層層岩石磨平。

“目前正使用的鑽頭能經受8萬(wan) 個(ge) 大氣壓的壓強,相當於(yu) 8頭10噸重的大象站在一個(ge) 指甲蓋上產(chan) 生的壓強。”塔裏木油田勘探事業(ye) 部台盆區勘探項目部主任呂曉鋼介紹,近年來,隨著我國油氣勘探越來越向超深地層進軍(jun) ,300多項重要油氣生產(chan) 設備實現國產(chan) 化。

自2023年5月30日開鑽以來,深地塔科1井的數百名石油工人、科技工作者堅守大漠四季,攻堅克難連續奮戰270多天,終於(yu) 打造出新的“中國深度”。

奇跡的背後,是一代代石油工人和科技工作者的不懈努力。

3月3日,工作人員在深地塔科1井協同機械進行鑽井作業(ye) (無人機照片)。新華社記者 李響 攝

“隻有荒涼的沙漠,沒有荒涼的人生”——在塔裏木油田修建的、縱貫塔克拉瑪幹沙漠的沙漠公路邊,豎著這樣一幅巨型的標語牌。

“作為(wei) 石油人,能夠為(wei) 我國首口萬(wan) 米井鑽探出一份力,這是我的榮幸,家人也為(wei) 我自豪。”塔裏木油田勘探開發研究院基礎研究部課題經理楊果說。從(cong) 開鑽之初起現場就集聚了一批地質、泥漿、鑽探工具等鑽井領域專(zhuan) 家,他們(men) 每天根據井下各項數據變化調整鑽機。“我們(men) 就是要全力以赴合力攻關(guan) ,安全順利鑽成萬(wan) 米深井。”

“這口井凝聚的是一代代石油人的努力。自立自強,才能為(wei) 祖國加油爭(zheng) 氣。”塔裏木油田副總經理、總工程師、安全總監胥誌雄說,塔裏木油田目前已基本實現對地下數千米深處的油氣“看得見”“夠得著”“采得出”,深地塔科1井勘探開發前景同樣值得期待。

與(yu) 常規油氣井不同,深地塔科1井屬於(yu) 科學探索井,除了尋找油氣資源之外,它還肩負著探索地球演化和氣候變遷等重任。隨著鑽頭一寸寸突破地層,一個(ge) 個(ge) “中國深度”紀錄正在塔裏木盆地不斷創造和刷新。

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