Nicht nur zum Himmel, sondern auch zur Erde! Wie viel wissen Sie über die Erwartungen aus den Tiefen der Erde?

In den Himmel aufzusteigen, ins Meer zu gehen und in die Erde einzudringen, sind die drei großen Leistungen der menschlichen Erforschung der Natur. Heute sind die Tiefen des Weltraums, der Tiefsee und der Erde wichtige wissenschaftliche Themen, die von der gesamten Menschheit energisch vorangetrieben werden. Sie sind in aller Munde und werden auf der Straße diskutiert. Besonders der Weltraum. Mit der Ankündigung der Marserkundungspläne und den weiterhin erfolgreichen Starts der Raumfahrzeuge der „Shenzhou“-Serie sind Informationen und Bilder aller Art auf uns zugeströmt. Vom 90-Jährigen bis zum dreijährigen Kind sind alle bereit, über das Thema des Weltraums als interessantes Thema zu sprechen. Auch der Tiefseebereich will nicht außen vor bleiben. Ob Jiaolong oder Fendou: Chinas erfolgreiche bemannte Tauchgänge bis in eine Tiefe von 10.000 Metern haben auf Chinas Weg zum Ozean gespannte Blicke aus allen Teilen der Welt auf sich gezogen. Das Einzige, was vernachlässigt werden kann, ist die Tiefenerde. Vielleicht liegt es an der Komplexität des Themas, dass die meisten Menschen, wenn man sie danach fragt, nur eine vage Vorstellung davon haben.

Aus der Perspektive der Erderkenntnis kann alles unter der Oberfläche als tiefe Erde bezeichnet werden, aber die Bedeutung von tiefer Erde ist in verschiedenen Bereichen unterschiedlich. Als Lebensraum für den Menschen gelten 500 Meter unter der Oberfläche als tiefe Erde; aus der Perspektive fester Bodenschätze können 1000 bis 5000 Meter unter der Oberfläche als tiefe Erde betrachtet werden; und was die Öl- und Gasförderung betrifft, liegt die tiefe Erde etwa 8.000 bis 10.000 Meter unter der Oberfläche; Die in der Geophysik behandelte Tiefe der Erde umfasst einen größeren Bereich, von 5.000 Metern unter der Oberfläche bis zum Erdmittelpunkt. Der überwiegende Teil der Ressourcen und Energie ist tief in der Erde verborgen, die die materielle und energetische Grundlage für das Überleben aller Dinge bildet. Die Mission zur Tiefenerkundung der Erde wird auch als Deep Earth Exploration bezeichnet. Wissenschaftler haben acht große Forschungsrichtungen zusammengefasst. Drei davon möchte ich hier mit Ihnen teilen: Das eine ist die Erweiterung des menschlichen Lebensraums; der zweite ist die Entwicklung und Nutzung fester Mineralien; und der dritte ist die Exploration und Erschließung von Öl und Erdgas.

Erweiterung des menschlichen Lebensraums

Die Entwicklung und Nutzung des unterirdischen Raums ist ein hochaktuelles Thema, das auf der ganzen Welt erforscht wird. Derzeit liegt die Auslastung des unterirdischen Raums weltweit bei etwa 30 %, in meinem Land sind es dagegen nur 17 %. Man erkennt, dass das Nutzungspotenzial des unterirdischen Raums enorm ist, es aber noch ein weiter Weg ist. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Weltbevölkerung bis 2150 voraussichtlich 15 Milliarden Menschen erreichen wird und die vorhandenen Ackerflächen dann ihre Grenzen erreichen werden. Zu diesem Zeitpunkt werden die Menschen auf der Erde zwei Möglichkeiten haben: zu Planeten außerhalb der Erde zu reisen oder in den unterirdischen Raum innerhalb der Erde zu gehen. Der unterirdische Raum selbst ist der sicherste und zuverlässigste Ort. Die Gesamtfläche einer Stadt besteht nicht nur aus der Grundfläche. Die gesamte Nutzfläche einer Stadt ergibt sich aus der Grundfläche multipliziert mit 40 % der Bebauungstiefe. Bereits 1991 wurde in der Tokioter Erklärung der International Academic Conference on Urban Underground Space betont, dass „das 21. Jahrhundert das Jahrhundert der menschlichen Entwicklung und Nutzung unterirdischer Räume ist“ und vorhergesagt, dass ein Drittel der Weltbevölkerung unterirdische Räume entwickeln, nutzen und darin leben wird.

Wissenschaftler sagen voraus, dass der für menschliche Aktivitäten zugängliche unterirdische Raum in Zukunft in fünf Ebenen unterteilt sein wird: 0 bis 50 Meter unter der Erde befinden sich unterirdischer Schienenverkehr, Rohrleitungssysteme und Schutzeinrichtungen; 50 bis 100 Meter unter der Erde liegen unterirdische Heimatstädte; 100 bis 500 Meter unter der Erde befinden sich unterirdische Landwirtschaft, unterirdische Medizin, unterirdische Ökosysteme und strategische Ressourcenreserven; In 500 bis 2.000 Metern Tiefe befinden sich unterirdische Energiezirkulationszonen, unterirdische Pumpspeicher, Druckluftkraftwerke, unterirdische Wärmeenergie und andere Speicher- und Nutzungsmöglichkeiten; und mehr als 2000 Meter unter der Erde befinden sich Labore für die Tiefengeologie und der Abbau fester Rohstoffe aus der Tiefe. Die aktive Entwicklung des menschlichen Lebensraums in der Tiefe der Erde muss wissenschaftlich, umfassend, ökologisch und gründlich erfolgen. Wir müssen den Grundriss vereinheitlichen, die Integration von Ober- und Untergrund wissenschaftlich und rational planen und eine ökologische unterirdische Stadt bauen. Die Durchführung einer speziellen Erkundung und Nutzung unterirdischer Räume (500–2.000 Meter), die Entwicklung von Technologien zur Erkundung und Auswertung unterirdischer Räume, die Einrichtung eines integrierten technischen Methodensystems, von Standards und eines Sicherheitsmanagementsystems für die Erkundung, Auswertung und Überwachung sowie die Leitung und Förderung der Erschließung und Nutzung unterirdischer Räume durch Demonstrationsprojekte werden einen neuen Punkt für wirtschaftliches Wachstum darstellen. Das Leben tief unter der Erde ist keine Science-Fiction mehr, es wird in Zukunft ein Teil des menschlichen Lebens sein.

Tiefenerkundung von Mineralressourcen

Da die in flachen Erdoberflächen nutzbaren Ressourcen allmählich abnehmen und erschöpft sind, ist für viele Länder weltweit die Erschließung tief liegender Ressourcen zu einer unausweichlichen Strategie geworden. Die Entwicklung und Nutzung tief liegender Ressourcen ist ein wichtiger Teil der Ressourcensicherheit meines Landes. Die Erforschung tiefer Erdschichten ist nicht nur notwendig, um grundlegende theoretische Probleme der Geologie zu lösen, sondern stellt für das Land auch eine große Notwendigkeit dar, um seine Energie- und Ressourcensicherheit zu gewährleisten und den Spielraum für wirtschaftliche und soziale Entwicklung zu erweitern. Theoretisch erstreckt sich der verfügbare Mineralisierungsraum im Erdinneren von der Oberfläche bis in eine Tiefe von 10.000 Metern. Derzeit liegt die Tiefe der weltweiten Explorations- und Bergbauaktivitäten bei 2.500 bis 4.000 Metern, während in meinem Land die meisten Tiefen weniger als 500 Meter betragen. Das Vordringen in die Tiefen der Erde ist eine strategische wissenschaftliche und technologische Frage, die wir lösen müssen.

Aktuelle wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass die festen Bodenschätze der Erde in einer Tiefe von über 40.000 Metern verborgen sein könnten. Fast 70 % der nachgewiesenen großen festen Ressourcen meines Landes liegen unterhalb von 2.000 Metern, und 70 % der metallischen Mineralressourcen wie Eisenerz, Kupfererz und Bauxit sind ebenfalls unterhalb von 2.000 Metern vergraben. Einige Wissenschaftler sind der Ansicht, dass die nachgewiesenen Ressourcenreserven auf der gegenwärtigen Basis verdoppelt werden könnten, wenn die Explorationstiefe fester Mineralien in meinem Land 2.000 Meter erreichen würde. In Zukunft werden viele Bergwerke in die Phase des Tiefbaus eintreten, und das Problem des Tiefbaus lässt sich nicht mehr vermeiden. Derzeit liegt die Tiefe des menschlichen Brunnenbaus in meinem Land hauptsächlich zwischen 500 und 1.000 Metern. Wenn eine Strategie zur Erforschung tiefer Erdschichten umgesetzt werden soll, muss die strategische wissenschaftliche und technologische Positionierung hervorgehoben werden. Wir müssen die wissenschaftlichen und technologischen Grenzen der Welt genau im Auge behalten und die Forschungsergebnisse und Trends der Tiefenerkundung im In- und Ausland umfassend analysieren. wir müssen die theoretische Grundlagenforschung stärken und eine Reihe hochrangiger theoretischer Innovationsergebnisse hervorbringen; Wir müssen die Forschung und Entwicklung fortschrittlicher Technologien und Ausrüstungen intensivieren, die Möglichkeiten der Tiefenerkundung verbessern und den zweiten Explorations- und Erschließungsraum für Mineralien effektiv ausbauen, um der Menschheit ein „chinesisches Modell“ für das Verständnis und die Nutzung der Erde zu bieten.

Tiefenerkundung und -förderung von Öl und Gas

Die tiefen und ultratiefen Öl- und Gasressourcen meines Landes belaufen sich auf 67,1 Milliarden Tonnen Öläquivalent, was 34 % der gesamten Öl- und Gasressourcen des Landes entspricht. Tiefe und ultratiefe Schichten sind in meinem Land zum Hauptkampffeld für große Öl- und Gasfunde geworden. Zu den Schlüsseltechnologien für die Exploration und Produktion von Öl und Gas in der Tiefe zählen: (1) Bewertung und Erschließung von Öl- und Gasvorkommen in der Tiefe, einschließlich des Potenzials von Schieferöl und Schiefergas in der Tiefe sowie Bewertung und Erschließung von Anreicherungsgebieten; (2) Bedingungen für die Ansammlung von Öl und Gas in extremer Tiefe, Ressourcenpotenzial und günstige Gebietsbewertung; (3) Erkennung der Grundgesteinsstruktur großer Öl- und Gasvorkommen, der Beckenentwicklung und ihrer Kontrolle über die Öl- und Gasanreicherung; (4) Schlüsseltechnologien für 10.000-Meter-Bohrungen.

In den letzten Jahren wurden 60 % der neuen Öl- und Gasreserven der Welt aus tiefen Formationen gewonnen, und das Explorationspotenzial ist enorm. Am Beispiel des Tarim-Beckens machen allein die in einer Tiefe von 6.000 bis 10.000 Metern vergrabenen Öl- und Erdgasressourcen 83,2 % bzw. 63,9 % der Gesamtmenge aus, und die Gesamtmenge der ultratiefen Öl- und Gasressourcen beträgt 19 % der weltweiten Gesamtmenge. Im Öl- und Gasfeld Shunbei im Tarimbecken wurden 41 Öl- und Gasbohrungen mit einer vertikalen Tiefe von mehr als 8.000 Metern durchgeführt und Öl- und Gasvorkommen von 4 Milliarden Tonnen bestätigt. Die Öllagerstätten sind durch ihre extreme Tiefe, hohe Temperaturen und hohen Druck gekennzeichnet. Die durchschnittliche Vergrabungstiefe der Reservoirs beträgt mehr als 7.300 Meter, und die maximale Tiefe der Richtbohrungen erreicht 9.300 Meter und bricht damit den Tiefstrekord in Asien. Das Gebiet ist eines der tiefsten kommerziell erschlossenen Öl- und Gasfelder an Land der Welt. Die erfolgreiche Erkundung und Erschließung dieses tiefsten Öl- und Gasfeldes der Welt hat eine starke richtungsweisende Bedeutung für die Erkundung tiefliegender Bodenschätze in meinem Land.

Das Tiefenerdgasprojekt im Sichuan-Becken umfasst zwei Bereiche: konventionelles Tiefseeerdgas und tiefes Schiefergas. Zu den konventionellen Erdgasvorkommen in tiefen marinen Karbonatgesteinen zählen vor allem die Gasfelder Puguang, Yuanba und West-Sichuan. Das Puguang-Gasfeld verfügt derzeit über 40 Brunnen mit einer Tiefe von über 6.000 Metern, das Yuanba-Gasfeld hat 57 Brunnen mit einer Tiefe von über 7.000 Metern und das West-Sichuan-Gasfeld hat 18 Brunnen mit einer Tiefe von über 6.000 Metern. Das Sichuan-Becken verfügt über 6,3 Billionen Kubikmeter tiefe Schiefergasvorkommen und ist daher ein wichtiges Gebiet für die zukünftige Steigerung der Schiefergasreserven und -produktion. Die Tiefe des in dieser Region kommerziell genutzten Schiefergases ist die höchste in meinem Land und sogar auf der Welt.

Was die Entwicklung und Nutzung der Öl- und Gasvorkommen in den Becken betrifft, sind die Standards in Ost- und Westchina nicht genau dieselben. Beispielsweise ist die Bohrung Xingang 1, die 2011 im Bohai-Bucht-Becken gebohrt wurde, 6.716 Meter tief, die Bohrung Songke 2, die 2014 im Songliao-Becken gebohrt wurde, ist 7.018 Meter tief und die Bohrung Lican 1, die 2018 im Ordos-Becken gebohrt wurde, ist 6.535 Meter tief. Diese tiefen und ultratiefen Bohrungen liefern umfangreiche Daten aus erster Hand für die Exploration und Erschließung von Öl- und Gasvorkommen in den Becken, in denen sie sich befinden. Der jüngste Nachrichtenbericht vom 19. Oktober 2022 besagte, dass im Qiongdongnan-Becken in den südöstlichen Gewässern der Insel Hainan ein weiterer großer Explorationsdurchbruch erzielt wurde. Das erste Tiefsee- (Wassertiefe über 1.500 Meter) und Tiefsee- (Bohrtiefe über 5.000 Meter) große Gasfeld meines Landes, Baodao 21-1, wurde entdeckt und verfügt über nachgewiesene geologische Reserven von mehr als 50 Milliarden Kubikmetern. Dies ist ein gewaltiger Fortschritt bei der Beschleunigung der Erforschung der Tiefsee und der tiefen Erde. Obwohl die tiefen und ultratiefen Schichten in verschiedenen Öl- und Gasbecken nicht genau gleich sind, ist das Ziel, eine Tiefe von 10.000 Metern zu erreichen, unmittelbar bevorstehend.

Abschluss

Es ist nicht einfach, in den Himmel aufzusteigen oder zum Meer hinabzusteigen, und noch schwieriger ist es, die Erde zu betreten. Die Erforschung tiefer gelegener Erdschichten hängt noch immer von der kontinuierlichen Weiterentwicklung verschiedener Technologien ab und es ist in der Tat noch ein langer Weg. In der Wissenschaft herrscht allgemein die Meinung, dass das 19. Jahrhundert das Jahrhundert der Brücken war, das 20. Jahrhundert das Jahrhundert der Hochhäuser und das 21. Jahrhundert das Jahrhundert der Erschließung und Nutzung des unterirdischen Raums sein wird. Die Tiefen der Erde bergen endlose Schätze und unendliche Geheimnisse. Die Tiefen der Erde warten darauf, vom Menschen erforscht, entdeckt, erschlossen und bewohnt zu werden.

Autor: Zheng Xiujuan, China University of Petroleum (Peking)