石油天然气永不枯竭?中国特深井成功钻探!能源未来将发生变革

2024年2月9日,在这个充满喜庆的除夕之夜,当全国上下张灯结彩、欢庆佳节之际,新疆塔克拉玛干沙漠的腹地,一项前所未有的挑战正在进行。

塔科1井的所在地

一百多名中国石油工人在春节的喜庆气氛中,坚守在深地塔科1井的钻探现场。

在紧张而忙碌的钻探作业中,他们迎来了农历龙年的钟声,同时也见证了我国一项历史性突破——中国石油的深地塔科1井。

作为我国首个万米科学勘探井,已经成功钻探至地下9850米的深度,一举刷新了亚洲钻探的最深纪录。

自2023年5月30日正式启动钻探作业以来,深地塔科1井已经经历了两百多个昼夜的持续钻进。

截至2月17日,深地塔科1井的钻探深度已推进至9968米,距离突破万米大关仅剩下短短的30多米。随着钻头的不断深入,它正准备穿透油气盖层,朝着11100米的目标深度迈进。

然而,万米钻井的挑战是巨大的,它被视为世界级的技术难题。

在超高温、超高压的地层条件下,地下岩石的频繁变化对钻井工具造成了极大的磨损,使得钻井工作异常艰难。每一步的进展都凝聚着工程师们的智慧和勇气。

那么,中国选择在万米深地下进行钻井作业,这一挑战性极强的工程究竟意味着什么?

一、亚洲新纪录:深地塔科1井的突破

其实,人类要实现向地下数万米深处的钻探,可真不是一件容易的事。

石油行业有句话叫做“上天容易,下地难”,这是为什么呢?

首先,当钻探设备往地表深处钻的时候,越深入,里面的温度和压力就越大,这对设备里的电子部件和橡胶部分来说是个考验,很容易就会损坏失效。

随着温度和压力的不断升高,许多材料,包括钢材和碳化钨,都会开始失去其原有的物理性能。

这就对钻探设备的性能提出了极为苛刻的要求:设备得特别强悍,才能够在这些极端条件下保持稳定运行。

其次,钻得深了,还得用上特别厉害的钻头和钻杆。

钻头必须足够坚固,以便穿透坚硬的岩石层;而钻杆则需要具备足够的强度和韧性,以承受巨大的深度和压力。

要在地表钻个万米深的井,得把一千多根钻杆连成一串。

想想看,在那种又热又压力大的地方,钻杆会变得软绵绵的,就像煮烂的面条一样,操作起来难度极大。

要知道,在地壳深处1万米的地方,泥浆的压力能达到240兆帕。

这压力有多大呢?就拿马里亚纳海沟来说,那里是地球上最深的海沟,水压大约是110兆帕。

我们钻井的压力,差不多是马里亚纳海沟压力的两倍!

这种超过200摄氏度的高温环境加上巨大的压力,使得地表深处的环境就像一个巨大的高压锅。

在这种高温高压下,岩石的物理和力学特性也会发生变化,变得更容易破碎。一旦井壁的岩石碎了,整个钻井的进度也会受到严重影响。

目前,受限于钻具疲劳、高地应力、高温和腐蚀环境等因素的制约,人类历史上钻探的最深井是美国的阿肖辛油井,其深度达到了12289米。

该井位于卡塔尔,于2008年成功钻探,主要用来寻找石油和天然气。

要知道,大陆地壳的平均厚度大约为20公里,而阿肖辛油井的深度仅相当于这一厚度的一半,至于地幔和地核,那更是遥不可及。

以地球平均半径6371公里为基准,阿肖辛油井的深度仅占地球平均半径的0.2%,这充分说明人类想要“深入地下”是个多么艰巨的任务了。

二、科技利器:国产装备的技术突破

我国深地塔科1井的钻探成功,得益于中国自主研发的先进设备技术上的重大突破。

特别是深地塔科1井使用的钻机,它不仅是国内首创,也是全球首台能够达到12000米钻探深度的自动化钻机。

这台钻机装备了精密的机械手臂,实现了从钻杆提升到下钻的全自动化流程,显著降低了人工作业强度,并极大提升了作业安全。

这台大家伙高82米,差不多24层楼那么高。比起一般的钻机,它的提升能力从三四百吨直接飙升到900吨,能轻松吊起110头大象。

我国自主研发的自动化钻机

此外,在深地塔科1井的钻探过程中,中国科研人员和工程师们研发了一系列科技利器:包括高效破岩钻头、承重1000吨的吊卡、抗拉强度达到942吨的钻杆、高强度金属密封取芯工具、抗230℃高温和175兆帕高压的测井仪器等设备。

在面对超高温、超高压的极端地层条件时,国产装备展现出了惊人的性能。

毫无疑问,这些都将推动我国钻采装备产业链的升级。

三、经济与战略影响:能源安全的新时代

中国深地塔科1井的钻探成功,不仅是我国深地探测技术的一个里程碑,对于我国的能源供应和经济也有着长远的影响。

众所周知,我国能源结构是典型的“多煤少油缺气”。

长期以来,中国的原油进口量都稳居世界第一。

2023年,中国原油进口金额达到惊人的2.4万亿人民币,约占我国全年进口贸易总额的九分之一。

深地塔科1井的成功,有望改变这个局面。

要知道,2023年全球新增的油气储量,有60%都是来自深部地层,而中国还有83%的深地油气资源尚未开发。

这口井的成功,对于咱们扩大油气资源的规模,减少对外国油气的依赖,提高在国际能源市场上的话语权,确保能源安全,都太重要了。

(塔科1井的钻探现场)

此外,深地探井的实践,对于验证无机成烃理论也特别重要。

这个理论认为,石油可能是由无机碳和氢在自然界中经过化学作用形成的,而不是传统认为的有机物质转化。

如果咱们能在深地探井中找到证据支持这个理论,那可就颠覆了传统的地质理论,石油天然气可能就成了一种可再生资源,将取之不尽用之不竭,这对能源科学和地质学的影响可是深远的。

结语

随着深地塔科1井的深入钻探,我们有望揭开地球深部的神秘面纱,探索那些尚未被发现的油气资源。

这一技术的成功应用,将为我国乃至全球的能源供应带来革命性的变革。

在不久的将来,石油天然气或许将不再是稀缺资源,而是可以持续利用的宝贵财富。

这一成就的背后,是无数科研人员和工程师的辛勤努力,是他们对科技创新的不懈追求。他们的智慧和汗水,为我们打开了一扇通往能源未来的大门。

参考文献

杨寒.深地塔科1井钻进突破9000 m多项关键井筒质量指标合格率达到100%[J].天然气与石油,2023,41(06):43.

攀越“地下珠峰”,我们准备好了![N].中国石油报,2023-07-24(004).

深地塔科1井钻进突破9000 m 多项关键井筒质量指标合格率达到100% - 中国知网

攀越“地下珠峰”,我们准备好了! - 中国知网

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页面更新:2024-03-04

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