我国深部钻探技术取得重大突破

2018-10-23 06:49
地质装备 2018年5期
关键词:白垩纪超高温松辽盆地

2018年5月26日,自然资源部中国地质调查局在黑龙江省安达市松科二井工程现场召开大陆科学钻探工程(松科二井)完井暨学术研讨现场会。中国地质调查局副局长,松科二井工程领导小组组长李金发宣布松辽盆地大陆深部科学钻探工程即松科二井超额完成预定目标,胜利完井。至此,历时4年多时间,松科二井胜利完井,完钻井深7018 m,这也成为亚洲国家实施的最深大陆科学钻井和国际大陆科学钻探计划(ICDP)成立22年来实施的最深钻井,同时也是全球首个钻穿白垩系陆相地层的科学钻探井,标志着我国在“向地球深部进军”的道路上又迈出了坚实的一步。

中国地质调查局党组成员、总工程师严光生发布松科二井工程成果。自然资源部科技主管部门主要负责人高平出席会议并讲话。原国土资源部党组成员、中国地质调查局原局长孟宪来,国务院参事、原国土资源部总工程师张洪涛,国际地质科学联合会前主席罗兰德·奥博汉斯利,国际地质科学联合会主席成秋明,国际大陆科学钻探计划运行支持部主任乌利希·哈尔姆,中国科学院院士李廷栋、王成善、高锐、杨经绥,中国工程院院士谢和平、武强出席现场会。

外国专家、学者也对松科二井成果高度认可。国际大陆科学钻探计划发来的贺信中表示,松科二井深度史无前例,该项目不仅对中国大陆科学钻探,而且对大陆科学钻探工作具有“引领”作用,在科学上、技术上和国际合作上都是“灯塔性”样板工程。

李廷栋等院士、专家对松科二井成果给予高度评价,认为成果总体达到国际先进水平,在深部钻探技术和白垩纪陆相古气候研究方面达到国际领先水平,对我们了解地球深部的物质、结构、组成、动力学过程,最后了解整个地球系统,具有重要意义。

松科二井是在党中央、国务院的坚强领导下,自然资源部在财政部、国家发改委、科学技术部、教育部的大力支持下,积极落实习近平总书记关于“向地球深部进军”的要求,在黑龙江省安达市实施的大陆深部科学钻探工程。在钻井过程中攻克了超高温钻探和大口径取心等地球深部探测重大技术难题,获取了415万组24 TB的深部实验数据,超额完成了预定目标,实现了理论、技术、工程、装备的重大突破,显著提升了我国在地球深部探测领域的科技创新能力和国际影响力。

松科二井成功完井的科学贡献将载入我国深地科学发展的史册,也创造了大陆科学钻探工程的新记录,提振了科学界探索地球深部奥秘的自信和雄心壮志,将感召更多的地质工作者投身地球深部探测事业,实现透视地球、深探资源、拓展空间、绿色利用的科学目标,造福小康社会,建设美丽中国,为国家经济社会绿色可持续发展做出更大的贡献。

松科二井现场

1 创造了四项深部钻探技术世界记录

创造了311 mm大口径连续取心最长(1650 m)、三种不同口径(311、216、152 mm)单回次取心最长(30、41、33 m)的世界纪录,大幅提高了施工效率和岩心采取率,缩短了施工周期,降低了成本,确保了全球最完整最连续的白垩纪陆相地层记录的获取和科学目标的实现。

松科二井岩心

2 创新了超深井大口径取心技术体系

创新了超深井大口径取心技术体系。在世界上首次研发并成功应用311 mm大口径一次取心成井技术,中空井底动力绳索取心、机械辅助无损出心技术,研发出系列大口径长钻程取心钻具、系列国产涡轮钻具,在超6400 m井深实验成功绳索取心技术,大幅提高了深井硬岩取心钻进效率和岩心取心率。

自动猫道和自动摆排管机

一键式铁钻工和高转速液压顶驱

长钻程取心钻具

攻克了超高温钻井技术地球深部探测重大技术难题。研发成功超高温的水基钻井液、固井、随钻测温等系列技术和全金属涡轮钻具,创造了国内最高温度(241℃)条件下钻进的新纪录,为解决超万米深部钻探、干热岩勘探开发等面临的超高温难题做好了技术储备。

松科二井取得了深部钻探连续取心、超高温钻探、井壁维护等关键技术的突破性进展,实现了深部钻探技术和万米级大陆科学钻探装备的国产化与实用化,超深井大口径取心、超高温钻井技术等达到国际领先,显著提升了我国地球深部探测能力和国际影响力,为“向地球深部进军”提供了关键技术和装备保障,为抢占深部钻探技术国际制高点奠定了坚实的基础。

系列钻头

自主研发的大功率液压绳索绞车

超高温钻井液实验室

3 发现了松辽盆地清洁能源良好前景

完整揭示了深部页岩气资源潜力。在松辽盆地深部凹陷带沙河子组和火石岭组(3350 m以深)地层中发现页岩气气测异常43层,累计厚度102 m,甲烷占全烃组分平均含量的86%,异常幅度与背景值的平均比值为14.77,证实了松辽盆地深部存在有利的页岩气层系,为实现深部能源勘查向页岩气勘查拓展提供了重要依据。

首次发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层。在井深4400~7018 m发现温度150~240℃高温干热岩体和2层含高放射性元素异常地层,热流值为84 mW/m2,展示了松辽盆地具有良好的地热能开发应用潜力。

传统对大庆地区页岩气的认知在1000 m左右,而松科二井揭示了松辽盆地深部地热能、页岩气等清洁能源的良好潜力,为深部能源勘探提供了新方向,对保障国家能源安全、建设“百年大庆”和实施“振兴东北老工业基地”战略具有重要意义。

4 获得了白垩纪陆地古气候演变重要证据

松科二井获得了白垩纪陆地古气候演变规律的三项重要证据,使我国在该研究领域实现了从“跟跑者”转变为“引领者”,显著提升了我国在国际地质历史古气候研究领域的学术影响力。

首次实现了对白垩纪最完整最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画。建立了白垩纪重要地质历史档案,为研究白垩纪古气候演变提供了重要的科学依据。

首次重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史。发现了各个时间尺度陆相气候变化的主要控制因素,为研究地球气候系统在温室气候条件下演变机制找到了新证据。

发现了白垩纪气候波动重大事件。捕捉到大规模火山爆发排放二氧化碳引发陆相气候剧烈波动的重要信息,证实了气候快速变化是导致恐龙灭绝的诱发因素,对古气候演变规律的探寻,对研究和预测未来全球气候变化意义重大。

5 取得了基础地质研究重大进展

建立了地层对比的“金柱子”。创建了完整的松辽盆地陆相地层“金柱子”标准剖面,为开展区域性和全球地层对比研究提供了重要的陆相“标尺”。

建立了松辽盆地演化新模式。揭示了松辽盆地深部地质构造特征,发现了古大洋板块俯冲、聚合的深部证据,构建了盆地早期基底双向汇聚、后期伸展反转的陆内盆地演化新机制,为松辽盆地成因再认识及深层油气勘探提供了理论指导。

提出了松辽盆地有机质多因素富集新认识,丰富了白垩纪陆相生油理论。白垩纪一直是油气资源调查的重要靶区,松科二井首次发现了松辽盆地多次、短期海侵事件的新证据,提出了白垩纪海侵事件是有机质富集和烃源岩形成的重要因素之一的新认识,对松辽盆地深部油气勘探具有重要的指导意义。

丰富了白垩纪陆相生油理论。首次发现了松辽盆地多次、短期海侵事件的新证据,提出了白垩纪海侵事件是有机质富集和烃源岩形成的重要因素之一的新认识,对松辽盆地深部油气勘探有重要的指导意义。

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