如何掘地三萬(wàn)尺?看“中國深度”背后的科技創(chuàng )造力
來(lái)源:科普中國
發(fā)布時(shí)間:2024-03-07
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龍年新春,被視為生命禁區的新疆塔克拉瑪干沙漠腹地傳來(lái)喜訊:我國首口萬(wàn)米深地科探井——中國石油塔里木油田深地塔科1井“沖刺”成功。這口肩負著(zhù)科學(xué)探索和預探發(fā)現兩大使命的萬(wàn)米深地科探井,是繼深空“神舟上天”、深?!膀札埲牒!敝?,我國在深地領(lǐng)域探索自然的又一壯舉。

3月4日,鉆破萬(wàn)米后,深地塔科1井的工作人員在現場(chǎng)慶祝。新華社記者 李響 攝

隨著(zhù)鉆機的轟鳴,8000米、9000米、10000米……我國在深地領(lǐng)域的探索紀錄一次次被刷新?!八劳鲋!敝袆?chuàng )造的奇跡,見(jiàn)證我國油氣勘探開(kāi)發(fā)和科技創(chuàng )新的發(fā)展,鐫刻匯聚勇氣和智慧的“中國深度”。

向深層進(jìn)軍:為祖國加油爭氣

祖國西部,3月的塔克拉瑪干沙漠,春寒料峭,風(fēng)沙彌漫。大漠腹地的深地塔科1井井區,沙丘環(huán)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日在新疆塔克拉瑪干沙漠拍攝的深地塔科1井(無(wú)人機照片)。新華社記者 李響 攝

4日14時(shí)48分,隨著(zhù)一枚金剛石鉆頭持續刺破地下巖層,前方指揮部電子屏幕上的數字瞬間躍至10000(米),現場(chǎng)緊張期待的百余名石油工人頓時(shí)歡呼起來(lái)。創(chuàng )造和見(jiàn)證我國首個(gè)萬(wàn)米深井的誕生,每個(gè)人臉上都洋溢著(zhù)喜悅和自豪的神情。

“經(jīng)過(guò)270多天的努力這口井終于破萬(wàn)了,我們創(chuàng )造了新紀錄?!睋毋@井平臺總監的閔鵬,5年前在塔里木盆地參與了鉆探當時(shí)亞洲陸上最深井的任務(wù),成功鉆至地下8882米。如今又目睹深地塔科1井突破地下萬(wàn)米。他難掩激動(dòng):“如此深度之下,幾乎沒(méi)有任何同類(lèi)鉆井資料參考,沒(méi)有技術(shù)參數指標可以借鑒,但我們依然做到了?!?/p>

萬(wàn)米之后,步履不停。目前,深地塔科1井仍在向著(zhù)11100米目標深度全速鉆進(jìn)。

塔里木盆地是我國最大的含油氣盆地,盆地埋深超過(guò)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。

“超深層已成為我國油氣資源增儲上產(chǎn)的主陣地,向地球深部挺進(jìn)是保障我國能源安全的重大戰略任務(wù),是端穩端牢能源飯碗的重大戰略選擇?!敝袊こ淘涸菏繉O金聲表示。

近年來(lái),我國不斷向地球深部進(jìn)軍,多次刷新深地開(kāi)發(fā)紀錄。僅2023年,塔里木油田完鉆井深超8000米的井就超過(guò)70口,約90%的新增儲量從超深地層獲取,開(kāi)采出的超深層油氣達1957萬(wàn)噸。

“向深而生,是保障國家能源安全的必然選擇?!敝袊退锬居吞锲髽I(yè)首席專(zhuān)家王春生說(shuō)。

迎難而上:科技創(chuàng )新刷新“中國深度”

地下萬(wàn)米“沖刺”,深地塔科1井的鉆頭自上而下要穿透13個(gè)地層,攻克超高溫、超高壓、地層不穩定等幾十道難題,鉆至萬(wàn)米后,地層溫度超過(guò)200℃,地層壓力超過(guò)130兆帕。每深入地下一米,鉆探難度都會(huì )成倍增加。

王春生告訴記者,這口井從地表鉆到8000米深度用了近5個(gè)月,而從8000米到萬(wàn)米,用了4個(gè)多月的時(shí)間。

在王春生看來(lái),萬(wàn)米深井鉆探過(guò)程中面臨的最大難題是高溫?!懊客叵裸@進(jìn)100米、溫度就會(huì )升高約2℃,萬(wàn)米之下面臨超200℃的高溫,在這種環(huán)境下,鉆桿就像煮熟的面條一樣,操作起來(lái)很難控制,只能憑借經(jīng)驗進(jìn)行判斷操作?!?/p>

3月3日,司鉆在深地塔科1井駕駛鉆機作業(yè)。新華社記者 李響 攝

“超萬(wàn)米后控制難度極大,就像一輛大卡車(chē)在兩條細鋼絲繩上行駛?!敝袊こ淘涸菏繉O金聲介紹,這口井的鉆探難度堪比“探月工程”。

面對世界級難題,塔里木油田打破傳統鉆井組織形式,搭建跨學(xué)科工作平臺,集合地質(zhì)、工程、裝備等精銳力量,組建了9支技術(shù)支撐組,讓多專(zhuān)業(yè)、多學(xué)科緊密配合、協(xié)同作戰,并配備了一大批頂尖儀器裝備,為萬(wàn)米深井鉆探“保駕護航”。

“我們的鉆機、鉆具這些都是自主研發(fā)的?!便@機主設計師、寶石機械一級工程師李亞輝介紹,深地塔科1井使用的鉆機載重900多噸,鉆井深度可達12000米,“這臺大國重器,正是我們不斷向深向難挺進(jìn)的底氣?!?/p>

3月3日,工作人員在深地塔科1井協(xié)同機械進(jìn)行鉆井作業(yè)。新華社記者 李響 攝

開(kāi)鉆以來(lái),塔里木油田、西部鉆探、寶石機械等多家單位聯(lián)合攻關(guān),攻克了超高鉆臺大載荷提升系統關(guān)鍵技術(shù)難題,自主研制了全球首臺12000米特深井自動(dòng)化鉆機,創(chuàng )新研發(fā)了220℃超高溫鉆井液、抗高溫螺桿等工藝技術(shù),萬(wàn)米取芯及電纜等資料錄取裝備實(shí)現突破,打造形成萬(wàn)米深井安全高效鉆完井等一批關(guān)鍵核心技術(shù)。

此前,全世界陸上真正垂深超1萬(wàn)米的井只有1口,即蘇聯(lián)開(kāi)發(fā)的科學(xué)鉆探井——科拉SG-3,深度12262米。這口井鉆探耗時(shí)23年?!吧畹厮?井鉆破萬(wàn)米后成為世界陸上第二、亞洲第一垂深井,在深地科學(xué)研究和超深層油氣勘探領(lǐng)域具有里程碑意義?!敝袊茖W(xué)院院士賈承造表示。

奇跡背后:只有荒涼的沙漠 沒(méi)有荒涼的人生

距離鉆機不遠處,10多套針對地下各種地層的國產(chǎn)金剛石鉆頭整齊排列,一排排“鐵齒鋼牙”已被地底深處堅硬的層層巖石磨平。

“目前正使用的鉆頭能經(jīng)受8萬(wàn)個(gè)大氣壓的壓強,相當于8頭10噸重的大象站在一個(gè)指甲蓋上產(chǎn)生的壓強?!彼锬居吞锟碧绞聵I(yè)部臺盆區勘探項目部主任呂曉鋼介紹,近年來(lái),隨著(zhù)我國油氣勘探越來(lái)越向超深地層進(jìn)軍,300多項重要油氣生產(chǎn)設備實(shí)現國產(chǎn)化。

自2023年5月30日開(kāi)鉆以來(lái),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,終于打造出新的“中國深度”。

奇跡的背后,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(xié)同機械進(jìn)行鉆井作業(yè)(無(wú)人機照片)。新華社記者 李響 攝

“只有荒涼的沙漠,沒(méi)有荒涼的人生”——在塔里木油田修建的、縱貫塔克拉瑪干沙漠的沙漠公路邊,豎著(zhù)這樣一幅巨型的標語(yǔ)牌。

“作為石油人,能夠為我國首口萬(wàn)米井鉆探出一份力,這是我的榮幸,家人也為我自豪?!彼锬居吞锟碧介_(kāi)發(fā)研究院基礎研究部課題經(jīng)理楊果說(shuō)。從開(kāi)鉆之初起現場(chǎng)就集聚了一批地質(zhì)、泥漿、鉆探工具等鉆井領(lǐng)域專(zhuān)家,他們每天根據井下各項數據變化調整鉆機?!拔覀兙褪且σ愿昂狭リP(guān),安全順利鉆成萬(wàn)米深井?!?/p>

“這口井凝聚的是一代代石油人的努力。自立自強,才能為祖國加油爭氣?!彼锬居吞锔笨偨?jīng)理、總工程師、安全總監胥志雄說(shuō),塔里木油田目前已基本實(shí)現對地下數千米深處的油氣“看得見(jiàn)”“夠得著(zhù)”“采得出”,深地塔科1井勘探開(kāi)發(fā)前景同樣值得期待。

與常規油氣井不同,深地塔科1井屬于科學(xué)探索井,除了尋找油氣資源之外,它還肩負著(zhù)探索地球演化和氣候變遷等重任。隨著(zhù)鉆頭一寸寸突破地層,一個(gè)個(gè)“中國深度”紀錄正在塔里木盆地不斷創(chuàng )造和刷新。

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