我国首口超万米深井完钻 背后的固井材料科技攻坚纪事
来源:证券时报网作者:曾剑2025-04-28 06:51

证券时报记者 曾剑

2月下旬,中国石油集团宣布,我国首口超万米科探井——深地塔科1井在地下10910米胜利完钻,成为亚洲第一、世界第二垂直深度井。这是我国首口超万米深井,是深地科学研究和超深层油气勘探领域的又一座里程碑。

这项突破凝聚了成千上万科技、工程人员的心血。一系列科技攻关,为这项工程突破保驾护航。来自A股上市公司青松建化(600425)的固井水泥便是其中之一。

据悉,青松建化提供的1982.27吨特种油井水泥,以220℃超高温耐受性、145兆帕抗压强度等指标,保障了地下万米井筒的完整性与开采安全。

地下万米的科技攻坚

常言道“上天容易入地难”。随着科技的发展,人类实现了对外太空的深度探索,火星、金星等行星的上空早早就出现了人类探测器的身影。相较之下,人类对于母星地球的地质探索却远远不够。截至目前,人类最深的钻井纪录不到1.3万米。

要完成万米钻探任务,需要先进的设备、材料和技术支持。

复杂的地层岩性变化是万米钻探的第一关。据公开资料,深地塔科1井自上而下要穿透12套地层,特别是越接近目标井深的地层,岩性变化越快。行至万米,井下钻具的长度与载荷都前所未有,井下最重达665吨的钻井工具,相当于钻机要吊起超100头成年非洲象的重量。

中国工程院院士孙金声曾表示,深地塔科1井钻探面临超高温、超高压、超高盐、超高应力的“四超”苛刻条件,给钻柱、井下测试工具、仪器和工作液等带来了极大挑战。特别是9000米以后,井底温度达到200摄氏度以上,同一裸眼井段高低压地层交错出现,防塌与堵漏难以兼顾,钻具、井下测试工具、仪器、工作液等都达到了使用能力的极限。每前进一米难度都极大,钻井过程中随时可能出现井眼坍塌、漏失、卡钻、钻具断裂等重大钻探事故。其难度犹如“一辆四轮大卡车,在两根细钢丝绳上行驶”。

针对万米之难,全球首台1.2万米特深井自动化钻机和全球首套万米特深层测井装备的成功研发,攻关形成了特深难钻地层高效破岩、特深井钻具安全管控、抗超高温抗高盐超支化聚合物钻井液、恶性漏失温压响应型堵漏技术、超重负荷复杂工况特深井固井、万米特深地层取芯等诸多关键技术,支撑了深地塔科1井胜利完钻,并推动了我国深地钻探系列关键装备、工具、材料的突破和迭代升级。

钻井过程中,井斜、井径、固井等关键质量指标均100%合格,同时创下我国大尺寸套管下入最深和吨位最大、大尺寸井眼国产仪器测井最深等多项纪录。

“这在我国钻探工程史上具有里程碑的意义。”孙金声认为。

“智造”万米固井水泥

上述指标中,固井关系到井筒的质量、寿命和油气采收率。

地层深度每增加100米,温度上升3℃、压力增加1.0—2.0兆帕。深地塔科1井井下最高温度220摄氏度,最高压力145兆帕。固井过程中下灌的油井水泥,必须在0度—200多度这个超高落差的温度区间中满足稳定的压强、温度、流动性、黏性以及水泥浆凝固时间,硬化后的韧性、硬度等一系列复杂严苛的条件,对油井水泥的质量和性能有极高的要求。

固井质量指标100%合格背后,是相关企业对固井材料的持续攻坚。

公开资料显示,深地塔科1井固井使用的是青松建化的油井水泥。从1988年开始,为了支援西部大开发,青松建化与塔里木油田共同开发油井水泥,并于1989年开始试生产;1990年,公司成功实现了从技术到工艺的“兵团制造”。

2004年1月,青松建化的G级HSR和H级HSR油井水泥通过了美国石油协会专家现场审核,取得了新疆维吾尔自治区第一张水泥企业API认证证书。截至目前,公司开发出了G级HSR油井水泥,低碱无收缩C级、H级、D级HSR油井水泥等多种油井水泥。其中,G级HSR油井水泥强度达20兆帕,可满足4000米至1.1万米全井段需求。

从技术上看,青松建化G级HSR油井水泥产品配方已在多年前臻于成熟,但由于油井水泥需与外加剂结合共同在万米深处发挥作用,产品出厂质量的稳定性至关重要。

“为了保证产品质量,公司采用最新的新型干法水泥生产技术,通过API质量管理体系严把水泥出厂质量,最终成功完成该井应用。”青松建化方面透露,通过严格的质量检测与外加剂协同配方,确保了220℃高温、145兆帕高压下的固井稳定性,获中石油“关键支撑材料”认证。

近年来,青松建化累计投入超2亿元,构建了“八大系统两平台”智能化体系,涵盖智能矿山、窑磨专家系统、智能物流等核心模块。在生产端构建了“智慧矿山—智能物流—精准配料—在线监测”全链条管控体系。通过智能矿山系统实现原料开采无人化,利用在线分析技术确保原料均化,结合窑磨专家系统优化煅烧工艺,最终形成“熟料—成品”闭环质量控制。使产品稳定性得到更好地提升,为万米油井水泥量产奠定基础。

创新带来业绩增量

当前,房地产行业持续调整,固定资产投资和建设项目开工放缓,水泥和水泥制品的需求总量下滑。特种水泥的突破,给青松建化带来了新的机遇。

一方面,凭借地缘优势,公司积极探索中亚地区等海外重要的油气开采市场;另一方面,凭借相应的技术储备,公司将目光瞄准页岩气、致密油等开发领域,延伸产业链条。

受益于国际油价高位徘徊,带动上游勘探开发意愿增强,行业整体处于景气周期,对油井水泥需求形成利好。贝哲斯油井水泥市场研究报告指出,全球油井水泥市场规模在不断扩大,2023年全球油井水泥市场规模达到39.49亿元,预计到2029年将达到42.88亿元。

中国作为重要的油井水泥市场,其规模也在稳步增长。2023年中国油井水泥市场规模达到14.65亿元,显示出强劲的市场需求。

有观点认为,油井水泥市场具有广阔的发展前景和巨大的市场潜力。企业需要密切关注市场动态和技术发展趋势,不断提高自身竞争力和市场影响力。

青松建化方面表示,公司将深化产学研合作,通过联合实验室加速超深井水泥配方与外加剂协同技术转化,并借力共建“一带一路”倡议拓展中亚油气勘探市场,将技术优势转化为页岩气、致密油等新场景订单增量。

责任编辑: 王智佳
声明:证券时报力求信息真实、准确,文章提及内容仅供参考,不构成实质性投资建议,据此操作风险自担
下载“证券时报”官方APP,或关注官方微信公众号,即可随时了解股市动态,洞察政策信息,把握财富机会。
网友评论
登录后可以发言
发送
网友评论仅供其表达个人看法,并不表明证券时报立场
暂无评论
为你推荐
时报热榜
换一换
    热点视频
    换一换