孙金声：攀登深层油气资源的“地下珠峰”

• 2023-04-10 12:12:19 来源：科普时报

孙金声讲解油气开采流程

“今年，我国将在塔里木盆地和四川盆地实施两口万米科探井的特深井钻探。我国超深层油气资源相当丰富，如果能通过万米深地油气钻探工程，实现对这些资源的有效开发，对于保障国家的能源战略安全具有重大意义。”近日，中国工程院院士、油气钻井工程专家孙金声在第792期“首都科学讲堂”上介绍了开采超万米“油气宝藏”的技术手段和流程。

向地球深部进军

(资料图)

今年3月，我国位于塔里木盆地的果勒3C井钻至9396米，成功刷新了亚洲最深水平井纪录，让我国在“向地球深部进军”的伟大征程中迈出了坚实一步。

“石油和天然气从地下产出的历程就像人类的青少年、壮年和老年一样，可以划分为开采前期、开采中期和开采后期。在开采的不同时期，工程师们要用不同的设备和技术方法，把油气开采出来。”孙金声介绍。

随着近些年油气资源需求量的持续加大，我国中浅层油气资源已进入开发生产后期。另一方面，我国深层、超深层油气资源已占全国油气资源总量的34%。深层、超深层已成为我国油气重大发现的主阵地，要想获取更加充足的油气资源，就要向地球深部进军。

“万米深地油气钻探工程开启了人类探索地球深部的新纪元，其重要性和意义可以说不亚于探月工程。”孙金声介绍。

上天难，入地更难

油气开采的整套工业流程通常可以划分为地质勘探、钻完井工程、储层改造、采油采气4个步骤。在这些步骤背后，离不开强大的工业实力。

“地质勘探是明确油气在哪里的重要手段。石油、天然气深藏于地下，就好像一个看不见、摸不着的‘黑箱子’。只有通过地质勘探才能让这个‘黑箱子’变透明，进而准确地找到地下的油气。”孙金声说，具体来说，地质勘探可以分为野外地质调查、地震勘探、电磁勘探、地球化学勘探等方式。

在地质勘探结束以后，工程师需要建一条由地面通向地下的人工通道，以便开采油气，钻井技术成为“重头戏”。同一个地层、裸眼井段和井筒里，有着不同的高低压层。钻井就如同“号着地层的脉搏”，能够安全工作的压力窗口非常窄，好比大卡车在沿着两根钢丝绳行驶。在钻井过程中，液流、井涌、井喷、井塌交替出现，安全风险非常大。此外，地层硬度堪比磨刀石，如果可钻井性达到10级以上，钻头1小时进尺可能不到30厘米，极端情况下可能不到10厘米。

“钻完井工程是建立地面与地下之间通道的关键手段。这条通道如果不够牢固，往往会导致开采效率低下，甚至出现爆燃等恶性危害后果。”孙金声说。

但是，仅仅建立地面与地下之间的通道是不够的。如果这一通道的连通性不够强，开采的速度就会很慢甚至停滞，很难实现油气的增产。“储层改造是拓宽油气流通通道的核心手段。”孙金声说，“储层改造的主体技术是水力压裂，也就是通过把液体‘挤入’地下并给液体加压，从而在地层中击碎岩石，形成地层与井筒间油气可以顺畅流动的地下‘高速公路’。”

据介绍，万米深地油气钻探工程代表了当今世界钻井勘探的最高水平，是复杂的系统工程。相对于一些国家和地区，我国超深层油气资源所在的地区因为其特殊的地质条件，给钻探带来了一些不便，对相关技术水平和方法理论提出了更高要求。

“我们将不断加强相关理论方法和耐高温高压材料的研究，加快工程技术装备的突破，助力万里深层油气资源的探索，攀登好这座‘地下珠峰’，将能源的饭碗牢牢地端在自己的手中。”孙金声表示。

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