1.深井鉆探簡(jiǎn)史——中國(guó)追趕世界的腳步
國(guó)際上一般把井深超過(guò)4500m的井定義為深井(Deep Well),井深超過(guò)6000m的井定義為超深井(Super Deep Well,超過(guò)9000m也被稱為特超深井Ultra Deep Well)。
世界深井鉆井技術(shù)的發(fā)展始于20世紀(jì)30年代末,美國(guó)于1938年鉆成世界上第一口4573m的深井,1949年鉆成6255m的超深井。目前,全球能鉆4500m以上深井的國(guó)家有80多個(gè),其中能鉆6000m以上的超深井國(guó)家有30多個(gè),中國(guó)也位列其中。
目前世界深井鉆進(jìn)技術(shù)水平最高的國(guó)家是美國(guó)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在美國(guó),平均只需要90天時(shí)間就可以完成一口5000m左右的深井,只需110天就可以完成5500m左右的深井,140天完成6000m左右的深井,完成7000m左右的深井也只需7~10個(gè)月的時(shí)間。井下復(fù)雜情況所占時(shí)間約占5%~15%。1989至1993年間美國(guó)的深井成功率為42%~46%,其中超深井成功率為22%~23%。美國(guó)的深井平均單井成本要比世界其它地區(qū)的低40%~50%。
超深井鉆探的核心技術(shù)是超深井鉆機(jī),當(dāng)前國(guó)際上通用的超深井鉆機(jī)分為6000米、7000米、8000米、9000米、10000米和15000米多種規(guī)格。美國(guó)作為世界深井鉆進(jìn)技術(shù)的領(lǐng)跑者,同樣也是是目前擁有先進(jìn)精良的深井鉆機(jī)最多的國(guó)家,據(jù)2010年的估計(jì),當(dāng)時(shí)世界上目前鉆9000米以上的鉆機(jī)有90多臺(tái),而美國(guó)就獨(dú)占80多臺(tái),且其中鉆10000米以上的8臺(tái),有1臺(tái)可鉆深22860米。
美國(guó)的深井鉆深與工期的關(guān)系??梢钥闯鲭S著深度的增加,工期與相關(guān)成本是呈指數(shù)上升的。
從鉆井的目的性來(lái)說(shuō),這些深井與超深井又可以分為以石油天然氣開(kāi)采/勘探為目的的油氣井和以科研為目的的科考鉆探井。
1958年,美國(guó)啟動(dòng)了旨在探測(cè)地球地殼和地幔之間的交界面,即“莫霍不連續(xù)面”的“莫霍計(jì)劃”,美蘇兩國(guó)也隨即展開(kāi)了進(jìn)軍莫霍面的計(jì)劃。超深鉆探競(jìng)爭(zhēng)也由此展開(kāi),1984年,前蘇聯(lián)的科拉超深鉆井SG-3鉆孔創(chuàng)造了12262m世界超深井的紀(jì)錄。2008年,卡塔爾的阿肖辛油井長(zhǎng)度達(dá)到12289m,首次打破了科拉超深鉆井SG-3鉆孔的長(zhǎng)度紀(jì)錄。庫(kù)頁(yè)島的Sakhalin-I工程的兩口油井,一口在2014年鉆出了13000m,另一口在2015年4月24日創(chuàng)下了13500m的新紀(jì)錄,然而它們均是以石油開(kāi)采為目的斜井,以距離地表的垂直深度來(lái)看,科拉超深鉆井SG-3仍然獨(dú)占鰲頭,是人類迄今為止在地球上鉆出的最深的洞(Sakhalin-I兩口油井的垂直深度分別為12130m和12030m,已經(jīng)十分接近了)。
中國(guó)和部分國(guó)家最深鉆井對(duì)比
世界各大洲最大鉆井深度
德國(guó)大陸深鉆計(jì)劃項(xiàng)目(KTB),深度為9101m。
深度達(dá)12263m的科拉超深井
2012年,已經(jīng)被封閉許久,掩埋在垃圾雜物中的科拉超深鉆井SG-3鉆孔。堪稱人類史上最偉大工程之一的技術(shù)壯舉,如今人們還能看到的只剩下一個(gè)銹跡斑斑的封印。
中國(guó)深井超深井鉆井技術(shù)起步較晚,始于60年代末。1966年7月28日大慶油田完成一口4719米的深井,揭開(kāi)了中國(guó)深井鉆井技術(shù)發(fā)展的序幕。中國(guó)深井超深井鉆井技術(shù)的發(fā)展大體分三個(gè)階段:
第一階段為1966年~1975年,繼大慶油田完成我國(guó)第一口深井之后,又陸陸續(xù)續(xù)在大港、勝利和江漢油田打成了4口超過(guò)5000米的深井,初步積累了鉆深井的經(jīng)驗(yàn)。
第二階段為1976年~1985年。1976年4月30日我國(guó)在四川地區(qū)完成了第一口6011米的超深井。從1976年到1985年,完成了100多口深井,10口超深井。
第三階段為1986年至今。80年代末期以來(lái),我國(guó)的深井超深井進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段,1986至1997年我國(guó)共完成深井超深井688口,其中超深井34口。直到2007年完成了8408米塔深1井,為當(dāng)時(shí)亞洲最深的鉆井(不包括俄羅斯的亞洲部分)。
中國(guó)超深井鉆探的數(shù)十年追趕歷程
四川武勝·龍女基準(zhǔn)井,又稱7002,簡(jiǎn)稱女基井,是中國(guó)第一口超深井,深度達(dá)到6011米。
江蘇省東??h的原“亞洲第一井”
確切地說(shuō)是原亞洲第一科學(xué)超深鉆探井,深度達(dá)到5000m,也是世界上除了美、俄、歐以外的第一口超過(guò)5000m深的科學(xué)鉆探井。2001年動(dòng)工,2006年建成,直到被7018m的松科二號(hào)取代。
2.新的“亞洲第一井”——油氣鉆探退熱,科學(xué)鉆探方興
科拉超深井和其他一系列超深井的鉆探過(guò)程,屢遭挫折,進(jìn)展緩慢,由此可見(jiàn),人類基于已有的知識(shí)和推論,所構(gòu)建出的地球內(nèi)部的地殼、地幔等理論模型很可能并不怎么靠譜。為了更加深入了解我們的地球,無(wú)論是為了尋找深埋地下的資源,還是研究地球自身板塊運(yùn)動(dòng)和地質(zhì)變遷的規(guī)律,目前唯一可能的探索方向,仍然是進(jìn)一步向地殼更深處鉆探,采集更多的數(shù)據(jù)。都需要深井鉆探技術(shù)的進(jìn)一步突破。
另一方面,隨著近年來(lái)的經(jīng)濟(jì)增速放緩,油氣和大宗礦產(chǎn)品價(jià)格下跌,這直接導(dǎo)致了地質(zhì)勘查投入的結(jié)構(gòu)性調(diào)整。近幾年在采礦業(yè)和勘察業(yè)內(nèi)部,“深部找礦”,“開(kāi)拓第二找礦空間”的呼聲漸弱,“拒絕呆礦”的態(tài)度得到了越來(lái)越多的認(rèn)同。所謂“呆礦”,即是指埋藏過(guò)深,不具有經(jīng)濟(jì)開(kāi)采價(jià)值的礦藏。如果沒(méi)有政府財(cái)政在基礎(chǔ)領(lǐng)域的牽引和投入,本身技術(shù)水平相對(duì)落后,技術(shù)儲(chǔ)備相對(duì)薄弱的中國(guó)鉆井產(chǎn)業(yè)將會(huì)面臨更大的困難,已有的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和經(jīng)驗(yàn)積累也會(huì)有瓦解流失的危險(xiǎn)。(類似的情況已經(jīng)在60年代和80~90年代發(fā)生過(guò))
中國(guó)地質(zhì)勘察投入結(jié)構(gòu)比例變化
中國(guó)機(jī)械巖心鉆探工作量的變化
中國(guó)地質(zhì)勘察投入變化
油氣與非油氣地質(zhì)勘察投入變化
中石油近年來(lái)深井超深井鉆井?dāng)?shù)量變化
在這一整體背景下,以社會(huì)資金為主的礦產(chǎn)勘查所占比例不斷縮小,以財(cái)政資金為主的基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)與災(zāi)害地質(zhì)、地質(zhì)科技投入資金所占比例逐年上升。而中國(guó)的鉆探技術(shù)研究,也正在從主要服務(wù)于地質(zhì)探礦,轉(zhuǎn)向于服務(wù)地質(zhì)災(zāi)害治理和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)?!八煽贫?hào)”井真正的意義在于檢驗(yàn)了中國(guó)自主研發(fā)的萬(wàn)米鉆井技術(shù),標(biāo)志著中國(guó)成為世界上第三個(gè)擁有實(shí)施萬(wàn)米大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃專用裝備和相關(guān)技術(shù)的國(guó)家。接下來(lái),“地殼一號(hào)”鉆機(jī)將向13000m乃至15000m的深度發(fā)起的挑戰(zhàn),才是真正的考驗(yàn)。
松科二號(hào)并不僅僅是一口破紀(jì)錄的科學(xué)鉆探超深井,更意味著在此前的三個(gè)階段之后,中國(guó)鉆探產(chǎn)業(yè)一個(gè)新的階段的到來(lái)。
聯(lián)系客服