超深井鉆探主要應(yīng)用

主要應(yīng)用于兩個方面：

一是在石油地質(zhì)普查方面，對地層深部的油氣藏進(jìn)行鉆探，或是為油田地質(zhì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)地層的鉆探；

二是為國家或國際合作的地球科學(xué)研究計劃而進(jìn)行的地殼構(gòu)造科學(xué)深鉆。

世界上最深的鉆井是

前蘇聯(lián)在人跡罕至的帕欽加地區(qū)鉆出有史以來最深的洞，洞深超過7英里(約11.2公里)，后被迫停止，計劃趕在美國鉆探項(xiàng)目之前到達(dá)地殼與地幔之間的界面即莫霍洛維奇不連續(xù)面(簡稱莫霍面)。是執(zhí)行世界巖石圈計劃的一部分。美國6 000米以上的超深井完井的數(shù)量有400口以上，大部分是各個石油公司完成的，最深的9 583米是一口大陸科學(xué)深井。中國7 000米以上的超深井完成了兩口，最大深度是1978年在四川鉆出的7 175米。超深井也是體現(xiàn)一個國家地質(zhì)研究高度的重要標(biāo)準(zhǔn)。

深層油氣資源的勘探開發(fā)，是實(shí)現(xiàn)油田油氣資源戰(zhàn)略接替的主要途徑。大力發(fā)展深井超深井鉆井技術(shù)，既是勘探開發(fā)的需要，也是積極適應(yīng)鉆井工程技術(shù)服務(wù)市場競爭的需要。

有關(guān)資料表明，中國的石油可采資源量預(yù)計為150億噸，待發(fā)現(xiàn)和探明85億噸左右，占可采石油資源探明程度的57%。這部分待探明的石油資源主要分布在塔里木、準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木、吐哈四個盆地，是中國石油產(chǎn)量的主要接替區(qū)。同時，這部分資源量的73%埋藏在5000米以下。實(shí)現(xiàn)新地區(qū)、新領(lǐng)域、新層位尤其是深層的油氣突破，尋找和擴(kuò)大油田含油氣范圍及領(lǐng)域，成為順利實(shí)現(xiàn)中國石油資源接替目標(biāo)的主要手段，深井超深井鉆井技術(shù)的快速、規(guī)模發(fā)展則是這一手段最重要的實(shí)現(xiàn)方式。

設(shè)備功率強(qiáng)大。要有強(qiáng)力的起重提升系統(tǒng)、高壓強(qiáng)力鉆井泵和高強(qiáng)度鉆桿；

要有優(yōu)質(zhì)耐用在超深地層內(nèi)能有效破碎巖石的鉆頭；

要有耐高溫的優(yōu)質(zhì)鉆井泥漿和固井水泥；

以及高強(qiáng)度的電纜等。

執(zhí)行超深井計劃需要有發(fā)達(dá)的科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平，對于一個國家來說超深井的實(shí)施，需要各行業(yè)各部門通力合作。

吐哈盆地臺北凹陷三疊系主體油層埋深4400—5100米。隨著油田油氣勘探開發(fā)程度的不斷加深，尋找新的增儲上產(chǎn)層系和區(qū)帶,確保油田可持續(xù)發(fā)展,開辟臺北凹陷深層下侏羅系、三疊系、二疊系找油領(lǐng)域勢在必行，深井超深井就成為完成勘探目標(biāo)的基本手段。吐哈盆地具有斷層多、地層坍塌壓力大、可鉆性差、煤層埋藏深、儲層壓力低等地質(zhì)特征，深井鉆探施工難度大。因此，加快發(fā)展深井超深井優(yōu)快鉆井技術(shù)，對提高深井超深井鉆井速度和鉆井質(zhì)量，提升鉆井水平，確保勘探開發(fā)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有十分重要的意義。 2100433B

主要介紹前蘇聯(lián)、美國、德國、中國等超深孔鉆探的情況：

①前蘇聯(lián)。20世紀(jì)60年代初，地質(zhì)學(xué)家Н.А.別利亞耶夫斯基等根據(jù)深部地球物理資料提出，為獲得整個地殼剖面，至少要在6個地區(qū)打超深孔。蘇聯(lián)國家科委為統(tǒng)一協(xié)調(diào)超深孔鉆探規(guī)劃，組建了“地球地下資源研究與超深孔鉆探部門科學(xué)委員會”。由Е.А.科茲洛夫斯基任主席。有95個生產(chǎn)和科研單位參加。設(shè)計施工超深孔約18口。其中СГ－1井設(shè)計深度12000米（在烏拉爾的馬格尼托哥爾斯克復(fù)背斜）;СГ-2井設(shè)計深度15000米（阿塞拜疆的薩阿特雷）；СГ－3井設(shè)計深度15000米（科拉半島）。其他15口為6000米左右的衛(wèi)星井。СГ-3井到1986年3月已達(dá)12300米，居世界領(lǐng)先地位。

在超深孔鉆探中意外地發(fā)現(xiàn)：在7000～8000米深的巖層中，有礦化水和大量溫度達(dá) 150℃的二氧化碳、氦、氫和碳?xì)浠衔餁怏w；在巖石中還有20億年前的生物化石；火成巖比預(yù)估的要厚得多；預(yù)計在4500米左右遇到太古宙巖層，實(shí)際上在6800米才遇到；過去認(rèn)為地震波傳播速度突變處就是康拉德面（即地殼花崗巖與深部玄武巖的交界處），物探探測為7000米，而11000米還未遇到。這使水熱礦床和油氣形成的傳統(tǒng)理論遇到挑戰(zhàn)。蘇聯(lián)科學(xué)家認(rèn)為，在4700米以下，用折射波識別地震波折射和多種巖石結(jié)構(gòu)的單道地震速率來劃分層位是錯誤的。

②美國。1961年，美國開始實(shí)施莫霍計劃 （MoholeProject），在加利福尼亞灣外試鉆，此后在墨西哥西海岸外鉆到玄武巖，因多種原因而中途終止計劃執(zhí)行。1965年，美國組建了"海洋地球深部取樣聯(lián)合機(jī)構(gòu)”（JOIDES），由蘇、英、日、聯(lián)邦德國等參加商定進(jìn)行“深海鉆探計劃”。

1968～1983年正式執(zhí)行“深海鉆探計劃”，用“格洛瑪·挑戰(zhàn)者”號鉆探船航遍各大洋，在96個航次中共航行60萬公里，在624個工作點(diǎn)上鉆了1092個鉆孔，取巖心近9.8萬米，最大工作水深6247米，水下最大鉆進(jìn)深度1412米，鉆入玄武巖最深583米，編成的《深海鉆探計劃初步報告》至1985年已達(dá)40多卷，對地球科學(xué)、海洋科學(xué)做出了巨大貢獻(xiàn)。

1974年，美國在俄克拉何馬州鉆成了羅杰斯1號超深孔，深9583米。1984年 3月，在美國國家科學(xué)基金會領(lǐng)導(dǎo)下，由23所大學(xué)參加組建了地殼深部觀測與取樣組織（ECDOSO）。1985年一些科學(xué)家提出33份有關(guān)科學(xué)鉆探的建議，分設(shè)“大洋鉆探計劃”（ODP）及“大陸科學(xué)鉆探計劃”（CSDP），這兩個計劃是相輔相成的，美國大陸共選定井位29處，1986年在索爾頓海的以研究地?zé)釣橹鞯谝豢谏羁子?月完工，井底溫度高達(dá)365℃。

③德國。1985年，聯(lián)邦德國成立了“大陸深孔鉆探”（KTB）組織，在聯(lián)邦德國科技部（BMFT）領(lǐng)導(dǎo)下，選定兩個深孔孔位，代號分別為ENV和ZTT。ENV先導(dǎo)孔于1987年9月18日開鉆，孔深達(dá)到4000.1米，于1988年4月完成。主孔設(shè)計深度為12000米已于1990年9月正式開鉆。

④中國。中國開展深部地質(zhì)學(xué)研究已取得一些成果，并參加了“國際巖石圈計劃”。1978年為石油勘探鉆成一口深7175米的超深井，1988年起已籌辦超深孔地質(zhì)鉆探。2001年中國實(shí)施大陸科學(xué)鉆探工程CCSD—l孔，該鉆孔于2001年4月18日在江蘇省東?？h安峰鎮(zhèn)毛北村北側(cè)破土動工。2005年3月該井井深達(dá)到5158米，孔徑256毫米，終孔。投資額1.5億元，鉆探工程將歷時5年。2007年，中國成功實(shí)施了全球第一口陸相白堊紀(jì)科學(xué)鉆探井松科一井（SK-1），連續(xù)獲取巖心2485.89米，取心率達(dá)96.46%。 。2014年4月13日，松科二井順利開鉆，到2014年8月8日已鉆進(jìn)2826m?！八煽贫睂⑹侨虻谝豢阢@穿白堊紀(jì)陸相地層的大陸科學(xué)鉆探井，其設(shè)計井深為6400m，為ICDP迄今為止所資助項(xiàng)目之最深科學(xué)鉆探井，也是我國第一深的科學(xué)鉆探井。松遼盆地大陸科學(xué)鉆探工程的實(shí)施，將獲取大約4500米的關(guān)鍵巖心。它與2007年10月完成的松科一井，將實(shí)現(xiàn)“兩井四孔、萬米連續(xù)取心”， 構(gòu)成全球首個近乎完整的白堊紀(jì)陸相沉積記錄，從而獲取白堊紀(jì)時期亞洲東部高分辨率氣候環(huán)境變化記錄 。

⑤其他國家。法國、意大利、捷克和斯洛伐克、羅馬尼亞等分別鉆了多口超深孔。日本、澳大利亞等國參加了“深海鉆探計劃”和“大洋鉆探計劃”。

本項(xiàng)目深入開展對國內(nèi)外最新技術(shù)信息的研究,對已經(jīng)完成的適用于高溫高壓高應(yīng)力地層的科學(xué)超深井鉆探技術(shù)研究方案進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)充完善，繼續(xù)深入開展科學(xué)超深井技術(shù)研究和方案準(zhǔn)備。進(jìn)一步完善了專用的科學(xué)鉆探鉆井設(shè)計軟件；進(jìn)一步改進(jìn)了適用于復(fù)雜地形及各種破碎堅(jiān)硬地層、鉆深能力30-50m的地震探測爆破孔快速鉆進(jìn)及成孔成套設(shè)備和工藝技術(shù)。編寫完成了《13000m科學(xué)超深井鉆孔施工方案預(yù)研究》研究報告和《科學(xué)超深井鉆探技術(shù)方案預(yù)研究成果報告》1套；編制科普報告1份；研制成功鉆深能力＞50m汽車裝載地震探測爆破孔鉆機(jī)及配套器具一套。,本項(xiàng)目深入開展對國內(nèi)外最新技術(shù)信息的研究,對已經(jīng)完成的適用于高溫高壓高應(yīng)力地層的科學(xué)超深井鉆探技術(shù)研究方案進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)充完善，繼續(xù)深入開展科學(xué)超深井技術(shù)研究和方案準(zhǔn)備。進(jìn)一步完善了專用的科學(xué)鉆探鉆井設(shè)計軟件；進(jìn)一步改進(jìn)了適用于復(fù)雜地形及各種破碎堅(jiān)硬地層、鉆深能力30-50m的地震探測爆破孔快速鉆進(jìn)及成孔成套設(shè)備和工藝技術(shù)。編寫完成了《13000m科學(xué)超深井鉆孔施工方案預(yù)研究》研究報告和《科學(xué)超深井鉆探技術(shù)方案預(yù)研究成果報告》1套；編制科普報告1份；研制成功鉆深能力＞50m汽車裝載地震探測爆破孔鉆機(jī)及配套器具一套。 2100433B