挺进“地下珠峰” 开掘油气宝藏

3月14日，新疆塔里木盆地中国石油化工集团有限公司顺北油气田基地内，红色的石油钻探井“顺北84斜井”在蓝天下格外醒目，伴随着“突突突”的开采声，我国在油气勘探开发领域实施的“深地工程”再获重大突破。作为目前亚洲陆上最深“千吨井”（单井日产油气当量超1000吨的钻探井），顺北84斜井的垂直深度达到8937.77米，相当于在地下钻穿一个珠穆朗玛峰。

政府工作报告在部署今年工作重点时指出：“加强重要能源、矿产资源国内勘探开发和增储上产。”在我国油气勘探开发实践中，深度超过8000米的地层被称为超深层，对开采钻探的技术要求极高。近年来，得益于先进的技术和自主研发的装备，我国石油勘探开发屡次刷新亚洲“深地”纪录，从顺北油气田的84斜井以8937.77米荣登亚洲陆上垂深最深的千吨井宝座，到富满油田的果勒3C井以9396米刷新亚洲最深水平井纪录，一系列突破为国家能源安全提供了更坚实保障。

更强大的成像技术，8000米深地底的复杂地况也能摸清楚

我国深层、超深层油气资源达671亿吨油当量，占全国油气资源总量的34%。随着浅层石油的逐步开采，深层、超深层目前已成为我国油气重大发现的主阵地。但越深的地方，发现和开采钻探石油就越难。特别是顺北油气田储层平均深度为7300米，最深超过8600米，是世界上最深的油气藏之一，勘探开采难度可想而知。

开采石油的第一步是测明石油储量和石油所在位置。但深层地下的石油储量有多少，要隔着8000多米的深度勘探出来，是个世界级难题。中国工程院院士马永生表示，地球深部难以观测，经过上亿年、千万年的气候和地质变化，地层结构也是千变万化，极度复杂。特别是石油在地下并非是人们所想象的那样是布满整个地层，而是呈碎片状零散分布。打一个形象的比方，在地表想要看清超深层地底的地质和石油分布情况，犹如站在珠穆朗玛峰顶想要看清雅鲁藏布江上的船只。

如果把钻探井比作一条通往地下油田的直通公路，那么这条公路往哪里修，就是难题。顺北油气田相关人员表示，顺北油气田为断控缝洞型油气藏，地表条件、地层结构、缝洞结构都非常复杂，对石油储集体的空间精准定位非常难，原有资料只能识别断裂轮廓，无法实现目标靶点的空间精准定位，无法解决高产井目标优选的难题。为了能够准确识别地底的情况，科研人员创新了一整套深地勘探技术，包括超深层角度域成像技术和缝洞体精细雕刻技术等，以便摸清更深处的地底情况。

顺北油气田工作人员介绍，勘探石油的过程有点像给地球做一个深度“CT”。通过专业设备，勘探工作人员会利用超声波得到反映地层结构的信息数据，经过专业软件处理，工作人员抽丝剥茧一般剥离地层数据，雕刻出储存油气空间的3D数字模型，实现储量的精准计算。

针对更深层地底的复杂情况，工作人员在原来成像数据的基础上增加了两个维度，提高了走滑断裂带识别与缝洞体预测精度，可以实现地底断裂带的精细刻画，断裂识别精度由30米提高到15米，可以精准识别地下8000米断裂带内部的米级缝洞。

除了技术的创新，设备的升级也必不可少。可控震源是石油勘探领域最重要的核心装备之一。上个世纪80年代以前，由于国内无法生产，我国每年需要花费大量资金进口可控震源。而如今，我国通过自主创新，成为除美国、法国之外世界上第三个可以自主完成可控震源设计与制造的国家。更令人振奋的是，我国还成功将低频地震技术和高精度地震信号完美结合在一起，在全球率先实现了可控震源由低频向宽频的跨越，走向国际领先水平。

更先进的“金刚钻”，不仅“打得准”而且“打得快”

先进的探测技术可以让工程人员“看得清”8000米以下地底的复杂地质体，让钻探井能够打准。但要想把石油顺利地取上来，不仅要“打得准”还要“打得快”。

没有金刚钻，揽不了瓷器活。这句话用在石油开采钻探中最恰当不过。通常石油储存在裂缝还有洞穴型的储层里面，但超深层的石油往往藏在由一系列洞穴、孔洞、裂缝组成的走滑断裂带里，地质构造异常复杂。同时，在超深层的地下，压力、温度等都会远高于地下浅层。在高压高温的作用下，即便是极其坚硬的金属，也会变得像“煮熟的面条”一样，一般的材料和钻探仪器设备难以发挥作用。而就塔里木盆地来说，国际上公认的钻井13项难度指标中，塔里木有7项名列第一，施工难度全球少有。

中国石化副总地质师郭旭升表示，“钻井相当于从地表到地下8000多米的油藏修一条公路，让油藏从地下流到地表。我们专门研发破岩效果高的钻头，寿命长、钻速快，使钻井周期大幅缩短。”能够打进超深层的“金刚钻”有哪些高端性能？据了解，顺北油气田使用的是自主研发的国内首套抗温200摄氏度、耐压207兆帕的高精度随钻测量仪器，成功打破国外技术垄断。其中，高精度定向装备给钻头装上了“眼睛”，做到了“指哪打哪”。早年的钻头多数只能垂直打，而如今，钻头可以按照设计好的轨迹，大角度打，甚至水平打、往上打。而富满油田的果勒3C井则采用我国自主研制的9000米级钻机，钻探的钻头所使用的材质是金刚石材质，具有很强的抗研磨性。同时钻机的提升能力可达到675吨，能同时吊起140头成年大象。

针对断裂破碎带坍塌风险大的问题，科研人员研发出具有刚性“内核”、柔性“外壳”的抗200℃纳米封堵防塌剂。也就是说，钻头内部带有纳米级别的防塌剂，可以“一边钻，一边补”，实现对微裂缝的变形填充和致密封堵，相较过去的防塌剂，阻隔保护时间延长72倍，钻遇破碎垮塌情况的成井率由33%提高至100%。

技术设备的升级，不仅让超深层采油成为可能，而且还大大提高了采油的效率。目前，我国创新集成的硬地层高效破岩技术，可以实现百天钻穿“地下珠峰”的目标，相较以往，这个时间大大缩短。

中国石油塔里木油田总地质师杨海军表示：“通过进行分段式的钻井提速，也包括我们井深结构的设计，超深井的钻井从当时打不成到打得成，再到现在打得好、打得快转变。”

记者了解到，近年来，随着技术进步，我国各大油田的深井钻井周期不断缩短。以顺北油气田来说，截至2022年底，顺北油气田垂直深度超过8000米的井已有46口，钻井周期从2021年的184天缩短到2022年的147天，其中最快的一口井，只用了97天就完成。

数字化远程管理，及时精准管控风险

塔里木盆地是我国最大的超深油气生产基地。数量众多的油气管道和油气井如何安全运维管理，也是一个不小的考验。近年来，随着数字技术和信息技术的普及，油田管理也日益向数字化、智能化迈进。

顺北生产运行指挥中心距离顺北油气田的油气井有几十公里远，但上百口油气井的现场画面和各项生产运行参数却都能清晰显现在指挥中心的大屏幕上。指挥中心的工作人员介绍，目前顺北的油气井实施无人值守管理和远程控制。“我们会在井口装上一种叫‘采油树’的装置，装上远传表，可以远距离通过参数监控平台来观察油压、套压、回压、温度等一系列井口参数。同时，设置报警值，关注生产动态变化，如有异常，通过井下安全阀和地面安全阀就可实现远距离关井。”

相较于过去的人工巡查，数字化远程管理不仅发现问题更为精准，而且速度也快了很多。顺北油气田工作人员表示，以前一个人管着十几口井，巡查一圈下来要2个多小时，费时费力，问题发现也比较滞后。如今依靠数据参数的实时变化和电脑的智能控制，哪一口井运行状况如何，什么时候什么部件该维修，都一清二楚。启停关闭设备，只要鼠标点几下，几秒钟就能完成。大家再也不需要顶着寒风或酷暑去一口井一口井地巡查了。

在顺北油田联合站，虚拟仿真技术应用在了日常操作和应急演练培训中。目前，该联合站的日常管理和巡检均通过数字孪生工厂的三维模拟场景完成。事实上，该联合站在建设过程中，就通过三维立体虚拟体建立起数字孪生工厂，对实体联合站进行仿真分析和测试。数字孪生工厂包含实体工程的所有建设信息，能追溯原始施工资料、设备和模块运行状态等信息。有了数字孪生工厂，联合站建设犹如搭建大型钢铁积木般快速。

不仅仅是顺北油气田，在塔里木盆地的各大油气田中，物联网、大数据等技术广泛应用于各大油气田的管理运维之中。在塔里木油田钻完井远程管控中心，“远程风险管控+远程技术支持+远程高效协同”三条业务主线，使传统的钻完井管控模式转为智能化。一旦发现溢流、井漏等钻完井异常，系统自动报警，准确率高达80%以上。塔里木油田2021年全面建成数字化油田以来，油田油气生产等5类标准化工作信息平台基本实现数据采集全覆盖和数据融合共享，单井数字化率达96%，站场数字化率实现100%。