瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部經(jīng)理、黨委副書記葉義平（中）與技術(shù)專家雷海艷（左）研究巖心特征。圖片均由新疆油田公司瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部提供
瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部聯(lián)合勘探開發(fā)研究院人員對冷凍后保壓巖心進(jìn)行取樣。
保壓巖心(帶筒)通過井架設(shè)備被安全地移放至地面。
瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部黨委委員、副經(jīng)理、安全總監(jiān)于洋飛（中）與錄井地質(zhì)人員一同分析鉆井實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
2025年7月25日凌晨，準(zhǔn)噶爾盆地瑪北超深層頁巖油區(qū)的夜空被探照燈劃破，豐探101井鉆井平臺上機(jī)器轟鳴漸歇，所有人的目光都聚焦在井口——一筒裹著黏稠密閉液的巖心，正從5296米深的地下緩緩升起，筒身還帶著來自地層深處的灼熱溫度。當(dāng)壓力表的指針穩(wěn)穩(wěn)定格在19兆帕?xí)r，新疆油田公司瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部（以下簡稱“瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部”）的技術(shù)人員終于卸下了心中的重?fù)?dān)，臉上露出了久違的笑容：“壓力穩(wěn)住了！保壓取心成功了！”
從4月夏213井啟動(dòng)取心作業(yè)，到8月豐探101井最后一筒巖心順利出筒，瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部攜手新疆油田公司勘探開發(fā)研究院、西部鉆探、長城鉆探、渤海鉆探等單位，歷經(jīng)120多個(gè)日夜的奮戰(zhàn)，高質(zhì)量完成了5口井（共計(jì)673.5米）的取心任務(wù)，綜合收獲率高達(dá)97.8%。其中，豐探101井在陸上超深層頁巖油保壓取心上的重大突破，不僅一舉刷新了國際紀(jì)錄，更讓新疆油田公司在非常規(guī)油氣開發(fā)的賽道上，牢牢握住了破解難題的關(guān)鍵“鑰匙”。
為何執(zhí)著“保壓”
“常規(guī)取心就像把剛出鍋的饅頭裝進(jìn)漏風(fēng)的袋子，等拿到手時(shí)，熱氣全跑了，味道也變了?！爆敽碧介_發(fā)項(xiàng)目部黨委委員、副經(jīng)理、安全總監(jiān)于洋飛用一個(gè)生動(dòng)的比喻解釋了保壓取心的重要性。保壓取心技術(shù)最大的特點(diǎn)是能有效防止巖心油氣中輕質(zhì)組分損失和孔隙結(jié)構(gòu)變化，最大程度保留地層真實(shí)流體性質(zhì)。而這份“真實(shí)”，正是研究儲(chǔ)層油水分布規(guī)律、精細(xì)評價(jià)儲(chǔ)層潛力、科學(xué)編制開發(fā)方案的重要依據(jù)。
這份對“真實(shí)”的執(zhí)著背后，藏著瑪北超深層頁巖油開發(fā)的核心痛點(diǎn)?，敱表搸r油藏是世界最深陸相堿湖混積型頁巖油藏：埋深超4500米、井底溫度超100攝氏度、地層壓力高達(dá)90兆帕，并且網(wǎng)狀裂縫發(fā)育，礦物組分和巖性復(fù)雜。
在這樣極端的環(huán)境中，油藏中的游離烴（主要是輕質(zhì)油氣組分）異常“敏感”，若采用常規(guī)取心方式，隨著取心過程中壓力驟降、溫度變化，這些游離烴就會(huì)大量逸散。對于瑪北頁巖油開發(fā)而言，準(zhǔn)確的游離烴數(shù)據(jù)絕非“實(shí)驗(yàn)室里的數(shù)字游戲”，而是決定開發(fā)方向、判斷開發(fā)效益的“定盤星”。
盡管與常規(guī)取心相比，保壓取心的成本更高、技術(shù)難度更大，但它就像一個(gè)“真空保鮮盒”，能讓巖心從地下取出的那一刻起，保持相當(dāng)?shù)膲毫蜏囟?，將游離烴組分最大限度地保留下來，為油氣儲(chǔ)量評價(jià)、開發(fā)方案編制提供最真實(shí)、最精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。
從失敗中突圍
翻開新疆油田的開發(fā)版圖，瑪北地區(qū)二疊系風(fēng)城組頁巖油是業(yè)界公認(rèn)的“硬骨頭”。這里不僅是全球規(guī)模開發(fā)中埋藏最深的陸上頁巖油油藏，其復(fù)雜的油藏特點(diǎn)、開創(chuàng)性的工程技術(shù)要求，更讓勘探開發(fā)團(tuán)隊(duì)面臨著重重考驗(yàn)。
數(shù)據(jù)顯示，瑪北風(fēng)城組頁巖油埋藏深度超4500米，深入地下的油藏仿佛被一層“銅墻鐵壁”包裹：石英、白云巖等硬質(zhì)礦物緊密交織，形成了一道難以突破的天然屏障，封鎖著頁巖油的開采通道，陸源碎屑、化學(xué)沉積物與火山碎屑在此層層堆疊，造就了變幻莫測的地層結(jié)構(gòu)，每向下鉆探一米，都可能遭遇截然不同的地質(zhì)狀況，給鉆井作業(yè)帶來極大變數(shù)。
更棘手的是，風(fēng)城組地層高角度裂縫發(fā)育，高角度構(gòu)造裂縫不僅會(huì)增加鉆井過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，在取心過程中還極易造成“堵心”問題（前期井堵心率高達(dá)30%—40%）。這給巖心獲取、儲(chǔ)層評價(jià)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)置了難以逾越的障礙。正因如此，瑪北頁巖油保壓取心對工具的可靠性、人員的操作精度，都提出了近乎苛刻的要求。
2024年，瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部首次設(shè)計(jì)了夏207井的保壓取心。然而，這場被稱為“刀尖上的舞蹈”的嘗試，從一開始就布滿了荊棘。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)先后兩次發(fā)起沖擊，最終都以失敗告終。深入復(fù)盤后發(fā)現(xiàn)，失敗的核心原因，源于地層特性帶來的雙重技術(shù)挑戰(zhàn)——
第一個(gè)挑戰(zhàn)出在取心工具的密封性能與關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的功能上。受目標(biāo)地層復(fù)雜條件的影響，取心工具的密封圈出現(xiàn)了損壞。而密封圈一旦失效，工具的壓力倉就無法維持密閉狀態(tài)，直接導(dǎo)致壓力泄漏。壓力倉失壓后，控制取心過程核心動(dòng)作的差動(dòng)機(jī)構(gòu)，也隨之無法正常工作。
第二個(gè)挑戰(zhàn)則來自地層高溫引發(fā)的金屬熱脹效應(yīng)。目標(biāo)地層的高溫環(huán)境會(huì)讓下入井中的取心筒受熱膨脹。根據(jù)熱脹冷縮原理，取心筒的內(nèi)筒長度會(huì)隨之增加，而內(nèi)筒增長后，會(huì)擠壓甚至改變?nèi)⌒倪^程中用于循環(huán)的液流通道，導(dǎo)致通道截面積變小、流通能力下降，進(jìn)一步阻礙取心作業(yè)的正常推進(jìn)。
失敗沒有擊垮團(tuán)隊(duì)的信心，反而讓大家攻克技術(shù)難關(guān)的決心更加堅(jiān)定。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員迅速行動(dòng)，秉持“寧可方案想破頭，不可輕易動(dòng)鉆頭”的工作理念，對保壓取心收獲率低、作業(yè)失利的原因展開了系統(tǒng)、深入的分析，最終找到了密封圈損壞、取心筒熱脹導(dǎo)致液流通道受阻等關(guān)鍵問題。
為突破瑪北保壓取心的技術(shù)瓶頸，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)開展全面調(diào)研，優(yōu)選出3家處于保壓取心技術(shù)前沿、經(jīng)驗(yàn)豐富的單位“同臺競技”。這3家單位針對瑪北地層特性，提供了定制化的技術(shù)方案、專用取心工具及保障措施。同時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還與這些單位共同開展取心鉆頭針對性研究，結(jié)合井下巖性數(shù)據(jù)優(yōu)化鉆頭設(shè)計(jì)，確保工具與地層條件高度適配。
在篩選合作單位、確定技術(shù)方向的過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)不僅對各單位的技術(shù)方案、保障措施進(jìn)行反復(fù)論證和比選，還同步開展經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)，綜合考量技術(shù)可行性與性價(jià)比，最終選出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)豐富成本合理的合作方，為后續(xù)保壓取心作業(yè)的成功提供了關(guān)鍵支撐。
5296米地下的“精準(zhǔn)手術(shù)”
7月20日，豐探101井鉆井平臺迎來關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)——該井將向5296米的超深層保壓取心發(fā)起沖擊，這一深度超過了全球陸上頁巖油現(xiàn)有保壓取心紀(jì)錄，每一步都充滿了未知與挑戰(zhàn)。
“保壓取心要在現(xiàn)場真正落地見效，前期的方案拆解與優(yōu)化必須做到極致?！爆敽碧介_發(fā)項(xiàng)目部井長李俊說，“為了確保作業(yè)成功，我們與實(shí)施單位組建了聯(lián)合項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，從‘工具、方案、人員’3個(gè)核心維度同步發(fā)力，逐一破解現(xiàn)場作業(yè)的關(guān)鍵問題?！?/p>
在工具適配方面，團(tuán)隊(duì)首先要攻克“地層硬、難鉆進(jìn)”的核心難題。一方面，成員們深入分析前期鉆井作業(yè)中鉆頭的使用數(shù)據(jù)，結(jié)合已獲取的巖心研究成果，重點(diǎn)圍繞瑪北地層硬度高、巖性復(fù)雜的特點(diǎn)開展鉆頭優(yōu)選，最終定制并匹配了3種型號的專用鉆頭，確保鉆頭性能與地層條件高度契合；另一方面，針對此前作業(yè)中保壓不成功的問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聯(lián)合長城鉆探工程技術(shù)研究院，成功研制出小型化溫度壓力測量工具。這款工具能完整、精準(zhǔn)地記錄保壓取心過程中工具內(nèi)部的溫壓變化，實(shí)現(xiàn)全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測。此外，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還對取心工具進(jìn)行了全面升級，采用高承壓復(fù)合材料制作核心部件，從硬件上徹底解決了高溫、高壓對工具性能的影響，牢牢守住了保壓效果。
在方案制定上，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對性地推出了“分段取心技術(shù)方案”。根據(jù)不同層段的地質(zhì)特征、巖性差異等具體情況，明確了各段的取心參數(shù)、操作流程與應(yīng)急措施。
有了適配的鉆頭、可靠的工具和科學(xué)的方案，“人”的因素成了決定成敗的關(guān)鍵。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)專門成立了“地質(zhì)工程一體化聯(lián)合取心攻關(guān)小組”，成員涵蓋了地質(zhì)跟蹤、鉆井工程及服務(wù)單位的核心專業(yè)人員，實(shí)現(xiàn)了從地質(zhì)判斷到現(xiàn)場操作的無縫銜接。同時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)安排鉆井區(qū)塊的技術(shù)骨干駐井全程監(jiān)督，對取心過程中的每一個(gè)操作環(huán)節(jié)，從工具下入深度的校準(zhǔn)，到取心時(shí)的鉆參控制，再到巖心提出井口的保護(hù)都進(jìn)行精細(xì)把控，確保技術(shù)方案嚴(yán)格落地，杜絕因操作偏差影響作業(yè)效果。
7月25日凌晨3時(shí)，當(dāng)取心筒終于帶著來自5296米地下的巖心露出井口時(shí)，鉆井平臺上響起了熱烈的掌聲。但挑戰(zhàn)并未就此結(jié)束——團(tuán)隊(duì)還需要在帶壓狀態(tài)下，對巖心進(jìn)行長達(dá)8小時(shí)的核磁共振測試。這是首次在瑪北地區(qū)應(yīng)用原位保壓取心與核磁共振聯(lián)合測試技術(shù)，沒有任何現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可借鑒，每一步都需要團(tuán)隊(duì)自主探索。
“我們?yōu)楸簬r心制定了標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)流程。對于6米長的鋁合金筒巖心，要先后經(jīng)過壓力測試、液氮冷凍、冷凍切割等多道工序，然后開展密閉熱釋、飽和度等聯(lián)測實(shí)驗(yàn)；而3.5米長的玻璃鋼筒巖心，則要進(jìn)行帶壓—泄壓—出筒的核磁檢測，并同步收集泄壓過程中釋放的氣體，為后續(xù)研究提供完整數(shù)據(jù)?！爆敽碧介_發(fā)項(xiàng)目部地質(zhì)研究中心三級工程師雷海艷說。
在保壓取心成功的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用保壓取心原位取樣與核磁共振無損檢測一體化測試方法，利用地層原位條件下巖心樣品開展核磁共振無損帶壓測試，成功反演獲取到儲(chǔ)層原位條件下游離烴含量、孔隙度、飽和度等關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)。這些數(shù)據(jù)不僅為構(gòu)建風(fēng)城組儲(chǔ)層模型提供了核心支撐，更成功解決了真實(shí)游離烴“鐵柱子”建立的難題，為我國超深層頁巖油的效益開發(fā)奠定了關(guān)鍵技術(shù)基石。
從“地下探寶”到“效益開發(fā)”
7月31日，在新疆油田公司生產(chǎn)經(jīng)營半年會(huì)上，新疆油田公司執(zhí)行董事、黨委書記石道涵的話語擲地有聲：“瑪北頁巖油開發(fā)不僅關(guān)乎原油產(chǎn)量，更是解鎖同類非常規(guī)油藏開發(fā)的金鑰匙。”
隨著豐探101井取心作業(yè)結(jié)束，2025年度瑪北超深層頁巖油取心工作畫上了圓滿的句號?，敽碧介_發(fā)項(xiàng)目部120余天的奮戰(zhàn)不僅交出了“5口井、673.5米取心進(jìn)尺、97.8%綜合收獲率”的亮眼成績單，更讓超深層保壓取心技術(shù)從“攻堅(jiān)課題”變?yōu)椤俺墒斐晒薄?/p>
但在瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部看來，保壓取心的成功只是“萬里長征”的第一步，如何讓技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為開發(fā)效益，才是瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部的核心目標(biāo)。“接下來，我們將持續(xù)跟蹤現(xiàn)場取心狀態(tài)，做好巖心實(shí)驗(yàn)分析及開發(fā)方案編制等工作，推動(dòng)取心研究成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用?！崩缀ＦG表示，團(tuán)隊(duì)還將深化地質(zhì)認(rèn)識，創(chuàng)新開發(fā)技術(shù)，為我國深層頁巖油效益開發(fā)探索新路徑。
從夏207井的兩次失利，到豐探101井的突破紀(jì)錄，瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部用半年時(shí)間攻克了超深層保壓取心的技術(shù)難題，走出了一條從“試錯(cuò)”到“成功”的科技創(chuàng)新之路。
在國家能源安全戰(zhàn)略的指引下，瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部正以技術(shù)創(chuàng)新為筆，以堅(jiān)守奉獻(xiàn)為墨，在地下數(shù)千米的“戰(zhàn)場”上持續(xù)書寫著非常規(guī)能源開發(fā)的新篇章。未來，瑪湖勘探開發(fā)項(xiàng)目部還將繼續(xù)向更深、更復(fù)雜的油藏發(fā)起挑戰(zhàn)，為保障國家能源安全、推動(dòng)我國石油工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)“瑪湖力量”。