在“地下珠峰”找油！塔里木油田如何成功開發(fā)8000米超深油氣田？

2024 年 10 月 24 日，中國石油化工股份有限公司西北油田分公司科技管理部副經(jīng)理、副研究員劉軍在科普中國·星空講壇“傳承科學(xué)家精神，讓荒漠綻放生命之光”主題場帶來演講《大漠深處的石油科技力量》。

近年來，在塔里木盆地持續(xù)的勘探與開發(fā)過程中，我們先后發(fā)現(xiàn)了兩類重要的油氣藏：一是受大型喀斯特巖溶作用控制的縫洞型油氣藏，二是受大型走滑斷層控制的縫洞型油氣藏。這些發(fā)現(xiàn)為油氣資源的開采提供了豐富的儲(chǔ)備。

目前，塔里木盆地中可開發(fā)的油氣資源中，最深的藏于地下大約7000至9000米深處。這些油氣資源分布在一系列長長的、大小不一的，如同蘋果樹一樣的斷裂帶中，勘探和開發(fā)這類油氣藏的難度好比站在海平面上去摘取位于地下珠穆朗瑪峰高度位置的蘋果，屬于世界級(jí)難題。

想要開采地下8000米深的石油，長期以來都面臨著“看不清、定不準(zhǔn)、打不著、采不好”的難題，我們的科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過自主研發(fā)和產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)形成了一系列配套的勘探開發(fā)工程技術(shù)序列，其中有多項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)乃至世界上處于領(lǐng)先水平，創(chuàng)造了大漠深處的科技奇跡。

下面我列舉兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

第一項(xiàng)是大沙漠區(qū)超深層地震勘探技術(shù)，它就是在沙漠腹地里給地球“拍CT”，繪制地下珠峰油氣藏寶圖。首先，在沙漠腹地設(shè)計(jì)一張采集大網(wǎng)，在不同的網(wǎng)點(diǎn)處布設(shè)信號(hào)激發(fā)和接收裝置，然后，激發(fā)信號(hào)向深層傳播，并將攜帶地下地層、構(gòu)造、斷裂和洞穴信息的信號(hào)接收回來；最后通過地震波信號(hào)的分析、處理與解釋，還原出地下神秘的藏寶圖。

在這個(gè)過程中形成了超深層儲(chǔ)層立體成像技術(shù)和縫洞體精細(xì)雕刻技術(shù)，將地下8000米的斷裂識(shí)別精度從30米提高至15米。同時(shí)這些技術(shù)還可以對(duì)地下地層進(jìn)行360度掃描，讓8000米以深的油氣儲(chǔ)集體“看得清、描得精、定得準(zhǔn)”，實(shí)現(xiàn)了從“摸著打”到“看著打”的轉(zhuǎn)變。

第二項(xiàng)是超深優(yōu)快鉆井技術(shù)。它像一把通往深地的鑰匙，建造采油氣高速公路。它有三項(xiàng)創(chuàng)新，一是為鉆井“調(diào)航線”，在8000多米的尋寶路上有火山巖、裂縫、高壓水層等諸多攔路虎，一不小心將前功盡棄，通過地質(zhì)工程一體化多學(xué)科聯(lián)合作戰(zhàn)，研發(fā)地震剖面動(dòng)態(tài)校正技術(shù)，能預(yù)測鉆井路徑上攔路虎的空間位置，提前調(diào)整鉆井的航線，實(shí)現(xiàn)鉆井風(fēng)險(xiǎn)最小化和效益最大化。

二是給鉆桿“換武器”，面對(duì)超深層巖石硬度和強(qiáng)度大、破巖效率低的難題，研發(fā)出兼具牙輪鉆頭和金剛石鉆頭優(yōu)點(diǎn)的混合鉆頭及國內(nèi)首套抗溫200攝氏度、耐壓200兆帕以上的高精度隨鉆測量儀器，實(shí)現(xiàn)高效破巖、快速鉆進(jìn)的目標(biāo)。

三是為鉆頭“安眼睛”。為在“又深又黑”的地下準(zhǔn)確找到油氣，科研團(tuán)隊(duì)采用超深高溫高效定向技術(shù)，利用高精度隨鉆測控系統(tǒng)將地下深處信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至地面，讓鉆頭猶如長了眼睛，隨時(shí)調(diào)整行進(jìn)軌跡。這些鉆井技術(shù)裝備創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了鉆井周期減半的跨越式突破。

鉆完井后，就該采油了，好比用吸管喝牛奶一樣，要在井筒中放置油管連接地面和油氣藏。初期油氣藏能量足，以自噴為主；中后期油氣藏能量變?nèi)?，需要專門的抽油機(jī)輔助開采。老式抽油機(jī)也被叫做“磕頭機(jī)”，它的形狀有點(diǎn)像早些年農(nóng)村用的“壓水井”，用力一壓就把水從地下抽上來了，抽油機(jī)也是這個(gè)道理，只是這個(gè)抽吸力更加強(qiáng)大，能把石油從地下幾千米的地方吸上來。

下圖這瓶黃綠色石油是凝析油，順北油氣田的凝析油在地下8000多米160攝氏度的條件下以氣態(tài)為主，稱作凝析氣藏。它像孫悟空一樣會(huì)很多變化，非常神奇。一變是相態(tài)變化，從地下到達(dá)地表過程中溫度不斷降低，一部分凝析氣逐漸冷凝成液態(tài)；二變是顏色變化，這瓶凝析油剛采出時(shí)是熒光綠色，存放一定時(shí)間微量元素經(jīng)過氧化漸漸變成淡黃色，形成了從美年達(dá)到橙汁的變化；三變是價(jià)值變化，雜質(zhì)極少，即是最優(yōu)質(zhì)的煉油材料，也能制作很多高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的化工材料。

中國石油石化工業(yè)70年的發(fā)展歷程，和世界石油工業(yè)史相比，相差近百年，但創(chuàng)造了諸多令世界矚目的奇跡。向星空最高處仰望，往大漠最深處扎根。一代又一代的奮斗，一批又一批的堅(jiān)守，大漠石油人形成了“只有荒涼的沙漠、沒有荒涼的人生”、“沙漠荒志向不荒、風(fēng)沙大決心更大”、“敢為人先、創(chuàng)新不止”等一系列獨(dú)有的文化，支撐著他們?nèi)绾鷹钜话阋倭⒉坏?，在國家西部大開發(fā)和能源建設(shè)中貢獻(xiàn)著自己的光和熱。