在地下9000米深处打井
将遭遇哪些世界级难题?
中国石油西南油气田公司工程技术处副处长马勇介绍,这跟对油气资源的认识水平有关。“过去我们的认识水平就只能发现比较浅层的油气资源,现在随着超深层储层立体成像、精细裂缝断层刻画等技术不断完善,相当于给地球深部做CT扫描。”马勇说,深层、超深层已经成为油气重大发现主阵地,同时钻井技术也突飞猛进,支撑了天然气立体勘探开发,不断向地球深部迈进。
看起来蓬深6井只是比设计井深多打了1000多米,但其面临的挑战却是世界级的难度。
首先是超高温的问题。往地下每打100米,温度就会升高2.3—2.5℃,超过9000米的井深,让蓬深6井的井温超过200℃。这么高的温度,带来两大难题:一是钻头可能会变形;二是钻井液会稠化,“就像煮稀饭一样,超高温会让钻井液流不动。”马勇说。
为抗高温,采用了特制材料的钻头并搭配冷却工艺,钻井液从之前的水基钻井液,更换为专门研发的油基钻井液。“油比水的沸点更高,油基钻井液更能抗高温。”田清江说,但成本也比水基钻井液高出大约3倍,“一碗泥浆(钻井液)一斤肉”,过去钻井队常用这句话来形容钻井液的精贵,“换成油基钻井液之后,还不止一斤肉了,至少得一斤虾。”田清江打趣道。
第二大挑战是小井眼的问题。井打得越深,井眼越小,蓬深6井的井眼最小直径只有15厘米,在地下9000多米的深度,如此小的钻井空间,对钻井的精度控制是极大的考验。
爬上约60余米高的钻井平台,操作室里,郭雷正用手柄控制将套管放入井下。作为井队的副司钻,他和司钻一起,是决定钻井成败的关键人物。尽管钻井数字化技术不断提升,引入了机械臂、数字孪生技术等辅助钻井,但司钻操作的精细度,仍然是钻井的决定性环节。就拿直径15厘米的小井眼来说,只有4.5寸的面碗碗口那么大,在这么小而深的空间里钻井,郭雷要靠娴熟精准的操作,让钻头上下、左右运动,“在地下9000米,超长的钻杆就像绳子一样,钻头很难控制。”郭雷说,每打一米都是极限挑战。
四川盆地的地层复杂程度在全国数一数二,蓬深6井穿越了10多种地层,每种地层的岩石、流体、温度、压力等都不一样,钻井过程中很容易出现井漏、卡钻等事故。田清江还记得不久前惊险的一幕,当时蓬深6井打到7711米,在井台上负责监测钻井液标尺的坐岗工报告,“标尺突然下行,可能出现了井漏!”田清江和队员们马上开展处置,只用了8小时就成功恢复了钻进。为了及时发现井下异常情况,钻井队至今采用仪器+人工监测的双保险,坐岗工5分钟记录一次数据,1小时换岗1次,24小时不停歇。
在成都理工大学校长刘清友看来,蓬深6井所使用的钻机、地面固控设备、钻井泵、钻头及配套螺杆钻具等均为国产化装备,说明我国已经掌握世界先进的超深井-特深井钻井、完井技术,能够克服特深(大于9000米)、超高温(大于200℃)、超高压(大于150兆帕)、高含硫(大于30克/立方米)等严峻挑战,标志着我国钻井装备和钻井技术总体达到世界先进水平,在亚洲范围内居于领先地位。
除了钻井技术,蓬深6井还在地球物理资料、油气资源信息、相关产业等方面产生推动作用。作为亚洲最深的直井,蓬深6井获取了地球深层的第一手资料,包括岩石、流体、温度、压力、复杂地质结构和钻井工况等,极大深化了四川盆地演化历史的研究,同时为拓展油气万米深层新领域积累了宝贵资料和经验。此外,也获取了四川盆地更多的油气资源信息,深化超深-特深层油气资源富集机理研究,推动四川盆地油气勘探向更深层发展。其攻克各项难题的过程,也带动了钻井、录井、测井、固井、试油、地球物理探测等技术与装备的进步,促进材料、工艺、元器件等产业进步。
“正因为积累了这些宝贵经验,让我们更有信心和能力向万米深井发起挑战。”刘清友说。