Auf der Suche nach Öl im „unterirdischen Mount Everest“! Wie gelang es dem Tarim-Ölfeld, ein ultratiefes Öl- und Gasfeld von 8.000 Metern erfolgreich zu erschließen?

Am 24. Oktober 2024 hielt Liu Jun, stellvertretender Leiter und assoziierter Forscher der Abteilung für Wissenschafts- und Technologiemanagement der Northwest Oilfield Branch der China Petroleum & Chemical Corporation, beim Science Popularization China Starry Sky Forum eine Rede mit dem Titel „Die Macht der Erdöltechnologie in der tiefen Wüste“ zum Thema „Den Geist der Wissenschaftler erben und die Wüste im Licht des Lebens erblühen lassen“.

In den letzten Jahren haben wir im Zuge der kontinuierlichen Exploration und Erschließung des Tarim-Beckens zwei wichtige Typen von Öl- und Gaslagerstätten entdeckt: zum einen die durch großflächige Karstbewegungen gesteuerten Öl- und Gaslagerstätten mit Bruchhöhlen, zum anderen die durch großflächige Blattverschiebungen gesteuerten Öl- und Gaslagerstätten mit Bruchhöhlen. Diese Entdeckungen bieten reiche Reserven für die Ausbeutung von Öl- und Gasressourcen.

Derzeit liegen die tiefsten förderbaren Öl- und Gasvorkommen im Tarimbecken in einer Tiefe von etwa 7.000 bis 9.000 Metern unter der Erde. Diese Öl- und Gasvorkommen sind wie Apfelbäume in einer Reihe langer, ungleich großer Verwerfungszonen verteilt. Die Erkundung und Erschließung solcher Öl- und Gasvorkommen ist so schwierig, als würde man auf Meereshöhe stehen und auf der Höhe des Mount Everest unter der Erde einen Apfel pflücken. Es ist ein Problem von Weltklasse.

Um Öl aus einer Tiefe von 8.000 Metern zu fördern, stehen die Menschen seit langem vor dem Problem, „nicht klar sehen, nicht genau bestimmen, nicht treffen und nicht gut fördern zu können“. Unser wissenschaftliches und technologisches Innovationsteam hat durch unabhängige Forschung und Entwicklung sowie gemeinsame Anstrengungen von Industrie, Wissenschaft und Forschung eine Reihe unterstützender Explorations- und Entwicklungssequenzen im Ingenieurwesen gebildet. Viele dieser Technologien sind in China und sogar weltweit führend und schaffen ein technologisches Wunder in den Tiefen der Wüste.

Nachfolgend liste ich zwei Schlüsseltechnologien auf.

Die erste ist die Technologie der seismischen Erkundung extrem tiefer Gebiete in großen Wüstengebieten. Ziel ist es, einen „CT-Scan“ der Erde im Herzen der Wüste durchzuführen und eine unterirdische Karte der Öl- und Gasvorkommen des Mount Everest zu zeichnen. Zunächst wird im Herzen der Wüste ein großes Datenerfassungsnetzwerk konzipiert und an verschiedenen Punkten Geräte zur Signalanregung und zum Signalempfang eingesetzt. Anschließend wird das Anregungssignal tief in die Schicht weitergeleitet und das Signal, das Informationen über unterirdische Schichten, Strukturen, Verwerfungen und Höhlen enthält, wird zurückempfangen. Schließlich wird die mysteriöse unterirdische Schatzkarte durch Analyse, Verarbeitung und Interpretation seismischer Wellensignale wiederhergestellt.

Bei diesem Verfahren wurden eine Stereobildgebungstechnologie für ultratiefe Reservoirs und eine Technologie zur Feinbearbeitung von Bruchhöhlen entwickelt, mit der die Genauigkeit der Fehleridentifizierung in 8.000 Metern Tiefe von 30 auf 15 Meter erhöht werden konnte. Gleichzeitig können mit diesen Technologien auch 360-Grad-Scans der unterirdischen Schichten durchgeführt werden, wodurch Öl- und Gaslagerstätten in einer Tiefe von mehr als 8.000 Metern „klar gesehen, präzise beschrieben und genau identifiziert“ werden können. Dadurch wird der Wandel vom „Fühlen und Auffinden“ zum „Sehen und Auffinden“ vollzogen.

Der zweite Punkt ist die ultratiefe und schnelle Bohrtechnologie. Es ist wie ein Schlüssel zur tiefen Erde, der den Bau einer Öl- und Gasautobahn ermöglicht. Es verfügt über drei Neuerungen. Die erste besteht darin, die Route für die Bohrung anzupassen. Auf der über 8.000 Meter langen Schatzsuche-Straße gibt es viele Hindernisse, wie Vulkangestein, Risse, Wasserschichten mit hohem Druck usw. Wenn Sie nicht aufpassen, sind alle bisherigen Bemühungen umsonst. Durch die integrierten, multidisziplinären Gemeinschaftsoperationen der Geologie wurde eine dynamische Korrekturtechnologie für seismische Profile entwickelt, mit der die räumliche Position von Hindernissen auf der Bohrroute vorhergesagt, die Bohrroute im Voraus angepasst und Bohrrisiken minimiert sowie Vorteile maximiert werden können.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Waffe gegen die Bohrstange auszutauschen. Angesichts der schwierigen Probleme, die sich aus der hohen Härte und Festigkeit von extrem tiefen Gesteinen und der geringen Effizienz beim Brechen von Gestein ergeben, haben wir einen Hybridbohrer entwickelt, der die Vorteile von Rollenbohrern und Diamantbohrern kombiniert. Außerdem verfügen wir über die ersten hochpräzisen Bohrlochmessinstrumente des Landes, die Temperaturen von 200 Grad Celsius und Drücken von über 200 MPa standhalten, um das Ziel eines effizienten Brechens von Gestein und eines schnellen Bohrens zu erreichen.

Die dritte Möglichkeit besteht darin, „Ösen“ für den Bohrer anzubringen. Um Öl und Gas im „tiefen und dunklen“ Untergrund präzise zu finden, setzte das wissenschaftliche Forschungsteam eine ultratiefe, hochtemperaturbeständige und hocheffiziente Richtungstechnologie ein und nutzte ein hochpräzises Bohrlochmess- und -steuerungssystem, um Signale in Echtzeit aus der Tiefe an die Oberfläche zu übertragen. Dadurch schien es, als hätte der Bohrer Augen und könnte seine Flugbahn jederzeit anpassen. Diese Innovationen in der Bohrtechnologie und -ausrüstung haben einen großen Fortschritt bei der Halbierung der Bohrzyklen bewirkt.

Nach dem Bohren des Brunnens ist es an der Zeit, das Öl zu fördern, genau wie beim Milchtrinken mit einem Strohhalm. Um den Boden mit dem Öl- und Gasreservoir zu verbinden, müssen Ölrohre in das Bohrloch eingebracht werden. Im Frühstadium ist die Energie der Öl- und Gaslagerstätten ausreichend und die Selbstströmung ist die Hauptproduktionsart. In der mittleren und späten Phase lässt die Energie der Öl- und Gaslagerstätten nach und es werden spezielle Pumpeinheiten zur Unterstützung der Produktion benötigt. Die altmodische Ölpumpe wird auch als „Kowtow-Maschine“ bezeichnet. Seine Form erinnert ein wenig an die „Druckbrunnen“, die früher in ländlichen Gebieten verwendet wurden. Es kann mit starkem Druck Wasser aus dem Untergrund nach oben pumpen. Dasselbe Prinzip gilt für Ölpumpen, mit der Ausnahme, dass die Saugkraft viel stärker ist und Öl aus Tausenden von Metern Tiefe angesaugt werden kann.

Die Flasche mit dem gelbgrünen Öl auf dem Bild unten ist Kondensatöl. Das Kondensatöl im Öl- und Gasfeld Shunbei liegt bei 160 Grad Celsius überwiegend in gasförmigem Zustand vor, und zwar in einer mehr als 8.000 Meter tiefen Grube, einem sogenannten Kondensatgasreservoir. Es kann sich genau wie Sun Wukong in viele verschiedene Formen verwandeln, was sehr magisch ist. Die erste Änderung ist die Phasenänderung. Während die Temperatur vom Untergrund zur Oberfläche hin weiter sinkt, kondensiert ein Teil des Kondensatgases allmählich zu Flüssigkeit. Die zweite Änderung ist die Farbänderung. Diese Flasche Kondensatöl ist nach der Entnahme fluoreszierend grün. Nach einer gewissen Lagerzeit verfärben sich die Spurenelemente durch Oxidation allmählich hellgelb und bilden die Basis für die Umwandlung von Mei Nian in Orangensaft. Die dritte Änderung ist die Wertänderung. Es weist nur sehr wenige Verunreinigungen auf, ist ein Raffinationsmaterial höchster Qualität und kann auch zur Herstellung vieler chemischer Materialien mit hohem wirtschaftlichen Wert verwendet werden.

Die 70-jährige Entwicklungsgeschichte der chinesischen Erdöl- und Petrochemieindustrie hinkt der Geschichte der weltweiten Erdölindustrie um fast hundert Jahre hinterher, doch sie hat viele Wunder hervorgebracht, die weltweite Aufmerksamkeit erregt haben. Blicken Sie zum höchsten Punkt des Sternenhimmels und lassen Sie sich im tiefsten Teil der Wüste verwurzeln. Durch den Kampf einer Generation nach der anderen und die Beharrlichkeit einer Gruppe nach der anderen haben die Ölarbeiter in der Wüste eine Reihe einzigartiger Kulturen entwickelt, wie etwa „Es gibt nur öde Wüste, aber kein ödes Leben“, „Die Wüste ist unfruchtbar, aber der Ehrgeiz nicht, Wind und Sand sind stärker, aber die Entschlossenheit ist noch stärker“, „Wage es, der Erste zu sein und höre nie auf, innovativ zu sein“, die ihnen helfen, standhaft wie Pappeln zu bleiben und ihr Licht und ihre Wärme zur westlichen Entwicklung und zum Energieaufbau des Landes beizutragen.