在塔里木這個(gè)我國陸上最大的含油氣盆地，分布著(zhù)全國80%以上的超深井。憑借超常毅力、創(chuàng )新理論、高超技術(shù)、先進(jìn)設備，塔里木石油人已經(jīng)向下鉆出了41座垂深超過(guò)8000米的超深井。

8月，當陽(yáng)光刺破云層，投射在廣袤的塔克拉瑪干沙漠，一座座紅白相間的井架點(diǎn)綴其間，散發(fā)著(zhù)蒼涼冷峻的工業(yè)之美。

目之所及，是一幅現代石油工業(yè)的壯闊畫(huà)卷。在塔里木這個(gè)我國陸上最大的含油氣盆地，分布著(zhù)全國80%以上的超深井。憑借超常毅力、創(chuàng )新理論、高超技術(shù)、先進(jìn)設備，塔里木石油人已經(jīng)向下鉆出了41座垂深超過(guò)8000米的超深井。

塔里木盆地，有著(zhù)天賦異稟的油氣資源，也有著(zhù)難以捉摸的脾氣秉性。在這里鉆井，像成本極高的開(kāi)盲盒。

在令人望而生畏的無(wú)人區，刀片山、鋸齒崖、沙漠戈壁、死亡之?！瓙毫拥淖匀画h(huán)境和復雜的地質(zhì)情況像是一道不可逾越的天塹，給油氣勘探開(kāi)發(fā)籠上一層厚重的陰霾。從20世紀50年代末到80年代初，老一輩石油人歷經(jīng)五度上馬、五度下馬，打了130多口探井，卻只收獲兩個(gè)中型油氣田……

時(shí)光穿梭至2021年，塔里木油田油氣產(chǎn)量當量繼2020年首次突破3000萬(wàn)噸之后，又沖上了3182萬(wàn)噸新臺階，形成了兩個(gè)萬(wàn)億方大氣區和一個(gè)10億噸大油區的格局。

是什么讓這個(gè)石油人的傷心地成為能源沃土，又是什么讓這個(gè)巨大的盆地創(chuàng )造了一個(gè)個(gè)顛覆性的頂峰？

塔里木盆地的勘探開(kāi)發(fā)史，就是對超深領(lǐng)域的不斷探索史。

勇闖勘探禁區

“這里是勘探禁區，根本不能做物探?！泵鎸λ锬九璧貛燔?chē)山前極為復雜的地表地質(zhì)條件，地球物理學(xué)家伊爾瑪茲曾作出這樣的判斷。

他談及的庫車(chē)山前位于盆地北緣、天山南麓，這里峭壁林立，懸崖疊起，峰巒嶙峋，草木不生，如斧砍刀斫過(guò)一樣陡峭險要。

“抬頭見(jiàn)青天，云霧繞井邊，出門(mén)就爬坡，走路就攀山?！币皇醉樋诹锏莱隽诉@里環(huán)境的險惡。

“塔里木盆地是一個(gè)大型疊合復合盆地，呈‘三隆四坳’構造格局，發(fā)育七個(gè)一級構造單元?！敝钢?zhù)一張錯綜復雜的地形圖，塔里木油田首席專(zhuān)家楊海軍介紹說(shuō)。幾句簡(jiǎn)單“科普”就已經(jīng)讓外行人懵圈。

在塔里木石油展覽館，一個(gè)巨大的盆狀模型讓人直觀(guān)感受到隆起、褶皺、斷層……塔里木盆地地質(zhì)構造的復雜，有地質(zhì)學(xué)家打了個(gè)比方，就像把一摞盤(pán)子打碎了又踹了幾腳。

在專(zhuān)家眼中，56萬(wàn)平方公里的塔里木盆地，大致可分為幾大塊，分別是盆地周緣山前地帶的前陸區（前陸盆地）、包括北部天山山前的庫車(chē)前陸區、西南部昆侖山前的塔西南前陸區，以及盆地中心的臺盆區（克拉通盆地）。

“與世界其他盆地地質(zhì)條件完全不同，塔里木盆地歷經(jīng)八期構造變形，油氣藏普遍具有超深、高溫、高壓、高含硫、高含蠟的特征，油氣藏埋深大于4500米的探明儲量占總儲量的74.9%，勘探開(kāi)發(fā)難度極大?！睏詈＼娬f(shuō)。

歷史也印證著(zhù)這一點(diǎn)——

從20世紀50年代初至70年代末，我國先后五上塔里木。受技術(shù)水平和經(jīng)濟條件制約，無(wú)法搞清地質(zhì)結構，無(wú)法查明構造形態(tài)，縱使老一輩石油人苦苦尋覓，“空井一口接著(zhù)一口”，僅在中淺層發(fā)現依奇克里克和柯克亞兩個(gè)中小油氣田，收效甚微。

進(jìn)入80年代，原石油工業(yè)部組織“六上”塔里木，終于沒(méi)有空手而歸，特別是1988年輪南2井取得具有里程碑意義的突破，在塔里木盆地拉開(kāi)了大規模油氣勘探開(kāi)發(fā)的序幕。

1989年4月，塔里木石油勘探開(kāi)發(fā)指揮部在梨城庫爾勒成立，兩萬(wàn)多名石油大軍在此集結，展開(kāi)了一場(chǎng)新型石油大會(huì )戰。

進(jìn)入新世紀，塔里木油田石油與天然氣業(yè)務(wù)并舉，發(fā)現了一批大中型氣田，推動(dòng)了西氣東輸工程的建設投運，2008年油氣當量產(chǎn)量突破2000萬(wàn)噸。

向超深層進(jìn)軍

過(guò)去，難度小、開(kāi)發(fā)成本低的淺層資源，一直是油氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。隨著(zhù)中淺層油氣資源進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，以及地質(zhì)理論、工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，超深層油氣已成為全球重要的接替能源。

關(guān)于油氣勘探深度界線(xiàn)的劃分，國內外并沒(méi)有明確和統一的界定，通常與地質(zhì)特征、勘探難度、勘探成本等因素有關(guān)，對于中西部盆地來(lái)說(shuō)，一般將埋藏深度4500米作為深層界線(xiàn)，6000米作為超深層界線(xiàn)。

進(jìn)軍超深層！興起于20世紀80年代的全球超深油氣勘探，在21世紀初進(jìn)入快速發(fā)展階段，因為中淺層越來(lái)越難以發(fā)現大型的油氣藏。

石油地質(zhì)與構造地質(zhì)學(xué)家、中國科學(xué)院院士賈承造認為，隨著(zhù)對地下認識的不斷深化，“深層儲層很差”的想法已經(jīng)過(guò)時(shí)。

事實(shí)證明，的確如此。塔里木盆地埋深超過(guò)6000米的石油和天然氣資源分別占全國的83.2%和63.9%，是我國最大的深地油氣富集區。

然而，一深帶萬(wàn)難。

超深層探索之路幾經(jīng)波折。西氣東輸的投用，帶來(lái)塔里木油田天然氣事業(yè)的大發(fā)展。但是，自克拉2、迪那2后，塔里木油田在6000米以淺再未取得大突破。在6000米以深超深層油氣勘探也是屢屢受挫。

打探井就像開(kāi)盲盒，只是開(kāi)一個(gè)超深層的盲盒，至少耗費幾千萬(wàn)元，甚至上億元。在與世隔絕的戈壁荒漠，奮戰幾百天，如果開(kāi)出一個(gè)空盒子，于鉆井人，是比井還深的絕望，于勘探人，是比山還大的壓力。

只有先從地質(zhì)上發(fā)現了有油氣的理論支撐，才可能打出油氣田來(lái)。面對56萬(wàn)平方公里的大漠戈壁、斷崖險灘，猶如大海撈針，該去哪兒找油找氣？

石油工業(yè)每一次大發(fā)展，都離不開(kāi)地質(zhì)理論的先行飛躍。

“當年，多輪嘗試受挫，我們向往已久的大場(chǎng)面始終沒(méi)有出現。我們意識到，必須重新審視勘探思路，采取革命性措施?！彼锬居吞锲髽I(yè)專(zhuān)家楊文靜說(shuō)。

20世紀90年代初從同濟大學(xué)畢業(yè)時(shí)，她帶來(lái)的是書(shū)本上的知識。組織并指導過(guò)多輪風(fēng)險探井論證，發(fā)現多個(gè)勘探新領(lǐng)域后，她又積累了很多實(shí)戰經(jīng)驗。

按照傳統的背斜找油理論，他們相繼在輪南、英買(mǎi)力及塔中三大隆起區5000米左右的深層獲得了高產(chǎn)油氣流，但隨后整體解剖輪南大背斜受挫，深層勘探陷入“有發(fā)現，無(wú)儲量，無(wú)產(chǎn)量”的困境。

戴著(zhù)厚厚黑框眼鏡，留著(zhù)齊耳短發(fā)的楊文靜形容那段“受挫—打碎—重塑—再打碎—再重塑”的艱難歷程，是一次對知識與經(jīng)驗的顛覆性認識，無(wú)異于一次靈魂的重塑。

“構想是勘探的靈魂。完全是摸著(zhù)石頭過(guò)河，國內外其他盆地沒(méi)有類(lèi)似的油氣田和成熟的理論可供借鑒，只能在實(shí)踐中摸索創(chuàng )新?！睏钗撵o說(shuō)。

圈閉，是指在地下聚集和保存油氣的場(chǎng)所，是勘探人魂牽夢(mèng)繞的地方。

從2005年到2007年，他們在克拉蘇構造帶創(chuàng )造性地開(kāi)展了“寬線(xiàn)+大組合”二維地震攻關(guān)，地震資料品質(zhì)也因此實(shí)現質(zhì)的飛躍，發(fā)現和落實(shí)了一批超深圈閉。

隨著(zhù)復雜構造區成像質(zhì)量顯著(zhù)提高，克深構造神秘面紗一層層揭開(kāi)；一系列顛覆性地質(zhì)理論認識，攻克了超深復雜地區的構造建模難題，為超深特大氣田發(fā)現提供了理論支持。

理論突破，一掃過(guò)去的陰霾。2008年，克深2井在地下6573米到6697米的井段獲得了高產(chǎn)氣流，打破了當時(shí)“6000米是油氣死亡線(xiàn)”的傳統認識，全面打開(kāi)了克拉蘇構造帶地下7000米的局面，發(fā)現了克拉蘇鹽下超深大氣田。

由此，塔里木進(jìn)入超深領(lǐng)域規?？碧诫A段，勘探深度一步步從6000米、7000米邁向8000米，克深8、克深9、克深13、克深5……到2017年底，累計發(fā)現12個(gè)氣藏，這意味著(zhù)形成了塔里木盆地第一個(gè)萬(wàn)億方大氣區——克拉—克深大氣區。

局面就此打開(kāi)

還有沒(méi)有第二個(gè)？

塔里木油田勘探開(kāi)發(fā)研究院把目標放在了克深旁邊的博孜—大北區域，這里同樣位于克拉蘇構造帶，具有類(lèi)似的地質(zhì)條件，也曾獲得勘探發(fā)現，但越往西走油氣埋藏越深，普遍超過(guò)7000米，勘探難度大，始終未形成規模。

“好吃的肉都吃掉了，剩下的都是難啃的硬骨頭?！彼锬居吞锟碧介_(kāi)發(fā)研究院黨委書(shū)記施英說(shuō)。

調研了全球相似盆地后，他們發(fā)現毫無(wú)先例可直接借鑒。于是，他們聯(lián)合國內外多家高水平研究團隊，重新梳理了5500平方公里范圍內的斷裂，系統分析了1000余次天然地震信息，開(kāi)展了數百次室內物理模擬實(shí)驗，用一年時(shí)間，終于明確了克拉蘇四大斷裂帶，劃分出四個(gè)構造轉換帶，并創(chuàng )新提出了構造變換帶建模理論，找到了開(kāi)啟地下寶藏的金鑰匙。

僅用半年時(shí)間，就發(fā)現落實(shí)了21個(gè)圈閉，新發(fā)現了11個(gè)氣藏，博孜—大北的天然氣勘探呈爆發(fā)式增長(cháng)。

正當大家都以為第二個(gè)萬(wàn)億方大氣區就這樣被發(fā)現時(shí)，2021年初，博孜21、博孜22等探井、評價(jià)井卻接連失利，給了他們當頭一棒。

問(wèn)題到底出在哪兒？

為撥開(kāi)迷霧，該研究院成立6個(gè)攻關(guān)小組，全面總結41口井成功與失利經(jīng)驗教訓，一項一項進(jìn)行系統分析。

一個(gè)月后，他們又成立了精細勘探專(zhuān)班，系統開(kāi)展基礎研究。

專(zhuān)班班長(cháng)謝會(huì )文從克拉2開(kāi)始就從事克拉蘇構造帶勘探工作，他告訴科技日報記者：“八個(gè)月里，專(zhuān)班精細立體解釋了3萬(wàn)多平方公里地震資料，化驗巖芯樣品近3000塊次，堆起來(lái)能裝一卡車(chē)，重新繪制地質(zhì)圖件500余幅，摞起來(lái)有半米高?！?/p>

至此，博孜—大北的地下情況漸漸清晰。

2021年，一批新井重新上鉆，成功率提高了近20個(gè)百分點(diǎn)。其中，大北4井在8143米測試獲重大發(fā)現，創(chuàng )亞洲陸上碎屑巖氣井深度之最，證實(shí)8000米以深仍存在優(yōu)質(zhì)儲層，堅定了在超深層繼續尋找大氣田的信心和決心。

截至2021年底，博孜—大北累計發(fā)現了17個(gè)超深油氣藏，提交三級儲量7000億方。

“今年一季度，我們又新落實(shí)了8個(gè)圈閉，第二個(gè)萬(wàn)億方大氣區基本在握?！笔┯⒄f(shuō)。

2022年7月底，“塔里木油田博孜—大北超深大氣區100億立方米產(chǎn)能建設工程”開(kāi)工，這是迄今我國最大的超深凝析氣田項目，博孜—大北也步入了全面開(kāi)發(fā)階段，凝析油和天然氣產(chǎn)量將在“十四五”末分別達到102萬(wàn)噸、100億立方米。

突破“深度極限”

8月盛夏酷暑，赤日炎炎，銀沙刺眼。頂著(zhù)40攝氏度以上的高溫天氣，人在塔克拉瑪干沙漠里行走，只覺(jué)得酷熱難耐。

在浩瀚無(wú)垠的沙漠一路顛簸，歷經(jīng)幾個(gè)小時(shí)的長(cháng)途跋涉，終于在數百公里外，記者見(jiàn)到了大漠腹地已建成的年產(chǎn)200萬(wàn)噸大油田——富滿(mǎn)油田。

鉆塔高聳入云，在漫天風(fēng)沙中傲然挺立。

這是全球陸上最深海相碳酸鹽巖油田，油氣埋深超過(guò)7500米，是我國在7500米以深建成的規模最大、開(kāi)發(fā)效益最好的油田，也是我國超深復雜氣藏高效勘探開(kāi)發(fā)示范區。面積超過(guò)一萬(wàn)平方公里、油氣資源量超過(guò)10億噸的富滿(mǎn)油田，是塔里木盆地近10年來(lái)最大的石油勘探發(fā)現。

“去年塔里木油田擴建完成油氣處理裝置，串聯(lián)起了富滿(mǎn)油田東西近160公里的190口油氣井?！彼锬居吞锕糜蜌忾_(kāi)發(fā)部經(jīng)理李旭光是個(gè)高大的青年人，身著(zhù)紅色工作服，“一年大概有三分之二的時(shí)間都泡在野外現場(chǎng)”，多年扎根大漠一線(xiàn)的奮戰時(shí)光讓他對油田勘探開(kāi)發(fā)的來(lái)龍去脈知之甚深，如數家珍。

上天、下海、入地，是人類(lèi)探索自然的三大壯舉。作為“入地”的重要手段之一，超深鉆井被稱(chēng)為“深入地球內部的望遠鏡”。

2002年，朱光亞院士在考察油田時(shí)說(shuō)，原以為上天難，現在看來(lái)入地更難。

在“碎盤(pán)子”中找油難，把油采出來(lái)更難。走訪(fǎng)塔里木油田，很多人形容：“在復雜地質(zhì)條件下，深井超深井的鉆井，就像天天打遭遇戰?！?/p>

理論上可行不代表生產(chǎn)實(shí)踐中能一路暢通。深井技術(shù)，是“全球少有、國內獨有”的鉆井工程難題。

這是一場(chǎng)與險惡環(huán)境的斗爭、與技術(shù)挑戰的較量，更是一場(chǎng)精神的淬煉。石油人不斷挑戰極限，突破禁區，一次次用探索、實(shí)踐和創(chuàng )新更改教科書(shū)的“金科玉律”。

7月15日23時(shí)，天剛黑透，結束一天繁忙工作的塔里木油田勘探事業(yè)部經(jīng)理賈應林與記者挑燈夜談。

某位老領(lǐng)導退休后，一次聊天時(shí)對賈應林說(shuō)：“終于不用擔驚受怕了?！?/p>

賈應林太懂他了，老領(lǐng)導的責任之一，就是坐上越野車(chē)從一個(gè)井口趕往另一個(gè)，去指導解決各種問(wèn)題，最怕夜里手機響。

然而，塔里木盆地地質(zhì)條件與世界其他盆地完全不同，歷經(jīng)八期構造變形，地質(zhì)構造復雜多樣，油氣藏普遍存在超深、超高溫、超高壓等勘探開(kāi)發(fā)難題。

“起初油田引進(jìn)的是垂直鉆井技術(shù)，結果水土不服，問(wèn)題層出不窮?！辟Z應林說(shuō)，井打不直，深層鉆井周期長(cháng)，套管磨損嚴重，鉆井過(guò)程中井漏和溢流交替發(fā)生。地層傾角大帶來(lái)的井斜控制和加大鉆壓之間的矛盾，如何準確選擇鉆頭型號，隨著(zhù)井深增加，高溫和異常超高壓對鉆井裝備和井控工作提出的技術(shù)要求……這些都是巨大挑戰。

縱然地殼深部有豐富的油氣資源，但堅硬的巖石、高溫高壓的極端環(huán)境，導致向地球深部探索困難重重。超深井每增加100米，難度就會(huì )增加一個(gè)指數級。

比如庫車(chē)山前地下上層的巨厚礫石層硬過(guò)“金剛石”，最厚可達5000米，中層軟得像橡皮糖的復合鹽膏層最厚達2000米，底部的致密砂巖好比磨刀石。

塔里木超深井鉆井之難，還表現在井底高溫、高壓和高地應力的共同疊加，近200度的高溫和近200兆帕的高壓，讓堅硬的鉆井工具柔軟如“面條”。

為了克服儲層超深、超高壓、高溫等多個(gè)極限難題，塔里木油田進(jìn)行了多項技術(shù)攻關(guān)，創(chuàng )新了超深復雜壓力系統安全封隔技術(shù)、發(fā)明了三套復雜難鉆地層快速鉆井技術(shù)、創(chuàng )建了極端環(huán)境下井筒完整性技術(shù)。

其中，油田創(chuàng )新的超深復雜壓力系統安全封隔技術(shù)，構建了滿(mǎn)足不同鹽層埋深、層數、蠕變強度的非標井身結構系列，解決了多套超深復合鹽層安全封隔重大難題。

正是借助該技術(shù)，塔里木油田鉆成了亞洲陸上最深井——輪探1井，實(shí)現了重大勘探發(fā)現。

2020年1月，位于輪南的風(fēng)險探井輪探1井，折算日產(chǎn)原油133.46立方米、天然氣4.87萬(wàn)立方米。該井鉆探井深8882米，相當于在地下打出了一座“珠穆朗瑪峰”，當時(shí)創(chuàng )造了亞洲陸上最深井、最深出油氣井等七項紀錄。

這同時(shí)證實(shí)了塔里木盆地8200米以深地層依然發(fā)育原生油藏和優(yōu)質(zhì)儲蓋組合，發(fā)現全球最深古生界油氣藏，且鉆井裝備配套、鉆工具、鉆井液全部實(shí)現國產(chǎn)化。

在地下構造最復雜的庫車(chē)山前，平均鉆井周期由以往的2年縮短至200多天，實(shí)現了“打不成”到難鉆地層“打得快”、復雜地質(zhì)“鉆得深”、極端工況“靠得住”的重大跨越。

牽頭聚焦裝備領(lǐng)域，塔里木油田與寶石機械“聯(lián)姻”，合力打造了國內首臺四單根立柱9000米超深井鉆機；與寶雞鋼管“牽手”，研發(fā)出“超級13鉻油管”，以其更強性能和更低成本，在同區塊和進(jìn)口油管的“擂臺賽”上大獲全勝。

目前，300多項重要油氣生產(chǎn)設備實(shí)現國產(chǎn)化，自主研發(fā)的國產(chǎn)油基泥漿打破了國外長(cháng)達9年的技術(shù)壟斷……一批“石油重器”填補了國內空白，突破了工程技術(shù)“深度極限”。

從“刀片山”上的攻城拔寨，到輪探1井鉆出的“地下珠峰”，再到富滿(mǎn)油田超深層涌出的滾滾油氣，一系列科技創(chuàng )新“組合拳”接連打出，突破了深地復雜油氣藏鉆完井關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現了難鉆地層打得快、復雜地質(zhì)鉆得深、極端工況靠得住、難動(dòng)用儲量采得出。

在中國工程院院士羅平亞、中國科學(xué)院院士高德利看來(lái)，塔里木深地復雜油氣藏鉆完井技術(shù)引領(lǐng)了全球陸上井筒完整性技術(shù)發(fā)展，實(shí)現了規模應用，證明我國深地鉆井工藝技術(shù)已跨入世界前列。

今年5月，塔里木油田首口超9000米的深井開(kāi)鉆，向塔里木盆地北部超深地層鉆進(jìn)，這一深度將超越“地下珠穆朗瑪峰”。