Wie entstand der tiefste Brunnen an Land in Asien?

Arbeiter auf dem Tarim-Ölfeld arbeiten an den Bauarbeiten. Tarim-Ölfeld

Der 8.882 Meter hohe Brunnen Luntan 1 ist 8.882 Meter tief und damit sogar tiefer als die Höhe des Mount Everest. Es handelt sich um die tiefste Bohrung an Land in Asien und stellt zudem einen bedeutenden Durchbruch bei der ultratiefen Exploration der kambrischen Untersalzschichten im Tarimbecken dar. Dies ist der Beweis dafür, dass im Tarimbecken in Tiefen von über 8.200 Metern noch immer primäre Öllagerstätten und hochwertige Reservoir-Cap-Kombinationen erschlossen werden.

Ein tiefer Brunnen bringt so viele Überraschungen für die Welt. Diese Überraschung entstand im Tarimbecken, einer Region, deren Geologie von Geologen als „zerstört und zertrampelt“ bezeichnet wird.

Am 19. Januar 2020 produzierte die China Petroleum Risk Exploration Well Luntan 1 in der Stadt Kuqa in der Präfektur Aksu in Xinjiang nach einem Säure-Fracking-Test 133,46 Kubikmeter Rohöl und 48.700 Kubikmeter Erdgas pro Tag. Nach den Worten von Yang Xuewen, Sekretär des Parteiarbeitsausschusses und Generaldirektor der Tarim Oilfield Company, besteht der Zweck der Bohrung von Lunshen 1 darin, den Öl- und Gasgehalt des ultratiefen kambrischen Subsalzdolomits zu erkunden, neue theoretische Probleme der Öl- und Gasförderung zu überwinden und den Explorationsprozess in neuen Gebieten ultratiefer Karbonatgesteine ​​zu beschleunigen.

Öl- und Gasfelder unter 8.000 Metern existieren nicht nur in den Köpfen der Wissenschaftler

Der 39-jährige Tang Yangang ist Chefgeologe des Tarim Oilfield Exploration and Development Research Institute. Die Geologie des Tarimbeckens unterscheidet sich grundlegend von der anderer Orte auf der Welt. Um es mit den Worten unserer Vorgänger auszudrücken: Die Geologie des Tarimbeckens ist ein Gebiet, das ‚mehrfach zerbrochen und betreten‘ wurde. Die verschiedenen geologischen Schichten im Untergrund sind vollständig zerstört, und es gibt keinen vollständigen geologischen Gürtel. Was die Erdölgeologie betrifft, können Öl- und Gasfelder erst dann erschlossen werden, wenn die theoretische Grundlage für Öl und Gas aus der Geologie gefunden wird.

Die weltweiten Praktiken der Öl- und Gasexploration zeigen, dass die großen Öl- und Gasfelder der Welt hauptsächlich unter Salz erschlossen werden. Nach 31 Jahren Erschließung des Tarim-Ölfeldes sind die geologischen Bedingungen in der Oberfläche geklärt und auch die geologischen Bedingungen in der Tiefe über 6.000 Meter sind im Grunde verstanden. Doch wie steht es um die geologischen Bedingungen in der ultratiefen Schicht, also unter 8.000 Metern? Tang Yangang und die anderen verstehen es immer noch nicht ganz.

Der Hauptgrund für das mangelnde Verständnis liegt darin, dass die von uns verwendete Methode der seismischen Reflexionswelle nur sieben Sekunden dauert. Um die geologischen Bedingungen in einer Tiefe von 8.000 Metern genau zu verstehen, benötigt die Reflexionswelle jedoch mindestens zehn bis zwölf Sekunden. Aus der geologischen Struktur schließen wir, dass es im Tarim-Becken in einer Tiefe von 8.000 Metern große Ölfelder geben dürfte. Sagte Tang Yangang bestimmt.

Der Beweis dieser neuen Theorie, die in unseren Köpfen existiert, ist zu einem Problem von Weltrang geworden, das bei der Entwicklung des Tarim-Ölfelds überwunden werden muss.

Die oberflächliche Exploration und Erschließung von 1989 bis 2003 ermöglichte den Bau des 5 Millionen Tonnen schweren Tarim-Ölfeldes und machte den Machern klar, dass große Öl- und Gasfelder wie eine große Schüssel sind, die einen Deckel haben muss. Die geologischen Bedingungen unterhalb von 8.000 Metern im Tarimbecken sind: Auf der oberen Schicht befindet sich eine sehr dicke Salzschicht, genau wie ein Deckel auf einer Öl- und Gasschüssel. Befindet sich darunter tatsächlich ein reiches Öl- und Gasfeld?

Durch die Politik des Hereinholens und Herausgehens wurde eine Gruppe von Experten von Weltrang zum Tarim-Ölfeld gebracht. Doch nachdem sie die komplexe geologische Struktur des Tarim-Beckens betrachtet hatten, schüttelten diese erfahrenen Experten allesamt den Kopf und sagten, dass sie noch nie ein derartiges weltweites Problem gesehen hätten und keine Möglichkeit wüssten, es zu lösen.

Tang Yangang und seine Gruppe junger Wissenschaftler glaubten nicht, dass sie dieses Problem lösen könnten. Sie gingen vor Ort, machten sich mit den Bohrbedingungen vertraut, analysierten die Daten zur geologischen Struktur gründlich und überwanden schließlich ein technisches und theoretisches Problem nach dem anderen.

Zu diesem Vorgang sagte Tang Yangang tief bewegt: „Anfangs hatten wir tatsächlich Angst vor ultratiefen Bohrungen. Denn sie müssen durch Sandsteinschichten verlaufen und ultratiefe Bohrungen sind unweigerlich auf komplexe Bedingungen wie hohe Temperaturen und hohen Druck angewiesen. Eine mangelhafte Kontrolle bringt eine Reihe von Problemen mit sich und kann sogar zu enormen Verlusten führen. Aber wir geben nicht auf. Wir betreiben geologische Erkundung. Es ist sowohl ein Glück als auch ein Unglück, auf solch komplexe geologische Bedingungen wie das Tarim-Becken zu stoßen. Leider ist noch niemand auf der Welt auf eine solche Situation gestoßen. Zum Glück sind wir darauf gestoßen. Fühlt man sich dabei nicht ‚einer großen Mission, die von Gott gesandt wurde‘?“

Mit diesem Kampfgeist nutzte das wissenschaftliche Forschungsteam des Tarim-Ölfelds vorhandene technische Mittel, Strukturmodelle und ständig aktualisierte theoretische Erkenntnisse und entdeckte tatsächlich drei extrem tiefe und reiche Öl- und Gasfelder. Damit wurde eine solide Grundlage für die Öl- und Gasproduktion des Tarim-Ölfelds geschaffen, die in diesem Jahr 30 Millionen Tonnen übersteigen wird.

Im Vergleich zu anderen Gebieten im In- und Ausland sind die Karbonatgesteine ​​im Tarimbecken am komplexesten, mit großer Vergrabungstiefe, starker Heterogenität und komplexen Öl-Wasser-Beziehungen, die definitiv Probleme von Weltrang darstellen. Unser wissenschaftliches Forschungsteam hat jedoch wichtige Forschungen zur Stratigraphie von Karbonatgesteinssequenzen, Riff-Untiefen-Körpern und Paläokarst durchgeführt und die Existenz von Biohermen in der Yijianfang-Formation und der Lianglitage-Formation des ordovizischen Systems im Tarimbecken bestätigt. Dadurch wurde das Sediment- und Karstmodell des Riff-Untiefen-Komplexes innovativ etabliert, das Gesetz der linsenförmigen, überlagerten und kontinuierlichen Verteilung des Riff-Untiefen-Karstreservoirs entlang des Plattformrandes aufgedeckt und eine Explorationsidee für die Bohrung von Riffen entlang des Plattformrandes entwickelt. Auf dieser Grundlage wurde Chinas erstes großes Riff-Untiefen-Kondensat-Gasfeld, das Tazhong I-Gasfeld, entdeckt, das als eine der größten Entdeckungen der Welt gilt. Wir fanden heraus, dass es Entlang der Diskordanzoberfläche in den dicken Karbonatgesteinen fanden wir „perlenförmige“ Karstreservoirs, sodass wir die Idee hatten, entlang der Diskordanzoberfläche Karstreservoirs zwischen den Schichten anzubohren. Dabei entdeckten wir im Halahatang-Öl- und Gasfeld ein sehr tiefes großes Öl- und Gasfeld mit einer Fläche von 5.000 Quadratkilometern und eröffneten so ein neues Feld für die Exploration von Karbonatgestein im Bereich des Plattformbeckens. Karbonatgesteine, die fast 20 Jahre lang eine unbekannte Nebenrolle spielten, sind zur Hauptkraft im Rohöl geworden. ", sagte Tang Yangang aufgeregt.

Wie man Öl- und Gasfelder in einer Tiefe von unter 8.000 Metern erschließt

Unter Anleitung innovativer geologischer Theorien wurden nacheinander große tiefe Öl- und Gasfelder wie das Keshen-Gasfeld, das Tazhong-Öl- und Gasfeld und das Halahatang-Öl- und Gasfeld entdeckt, was eine solide Grundlage für das West-Ost-Gasübertragungsprojekt bildete. Allerdings liegen die meisten der ertragreichen Öl- und Gasfelder in einer Tiefe von mehr als 8.000 Metern, was die Exploration schwierig macht und hohe technische Anforderungen stellt. Wie können wir also die Öl- und Gasfelder erschließen?

Wang Chunsheng, stellvertretender Leiter der Explorationsabteilung des Tarim-Ölfelds und Sicherheitsdirektor, ist der Ansicht, dass die erfolgreiche Bohrung der ultratiefen Brunnen des Tarim-Ölfelds auf die Modernisierung und Lokalisierung der Ausrüstung zurückzuführen sei.

Wang Chunsheng sagte: „Als ich meine Arbeit aufnahm, war das Bohrteam sehr schlagkräftig, wenn es eine Bohranlage gegeben hätte, die 7.000 Meter tief bohren konnte. Und alle waren importiert. Mit der Entwicklung der Fertigungsindustrie des Landes wurden Bohranlagen mit 8.000 und 9.000 Metern Tiefe hergestellt, was die Möglichkeit bietet, ultratiefe Brunnen zu bohren.“

„Wir setzen mittlerweile Druckluftbohrer ein und die Bohrgeschwindigkeit wird immer höher. Wir können in weniger als 100 Tagen 2.500 Meter bohren, das ist Dutzende Male schneller als früher. Früher dauerte es 80 Tage, um 1.000 Meter zu bohren, heute dauert es mit Druckluftbohrern nur noch 20 Tage“, sagte Wang Chunsheng.

Shen Biao ist derzeit Direktor der Abteilung für das Explorationsprojekt im Taiwan-Becken der Explorationsabteilung der Tarim Oilfield Company. Er ist ein junger Mann von erst 37 Jahren. Wir begannen am 28. Juni 2018 mit der Bohrung von Luntan 1 und schlossen sie am 18. Juni 2019 ab. Für die Bohrung des 8.882 Meter tiefen Brunnens benötigten wir 361 Tage. Vom Beginn der Bohrung bis zu dem Zeitpunkt, als wir mehr als 2.000 Meter gebohrt hatten, können wir es mit einem Wort beschreiben: Es war eine großartige Erfahrung. Die Bohrung verlief völlig reibungslos. Doch eines Tages brach plötzlich das Bohrwerkzeug.

Angesichts dieser Situation blieb Shen Biao mehr als einen Monat lang an der Bohrlochmündung und versuchte auf jede erdenkliche Weise, das Problem zu lösen, doch es gelang ihm nicht. Das Endergebnis war, dass die zerbrochenen Bohrwerkzeuge nicht geborgen werden konnten, sodass sie diesen Ort nur umgehen und weiter nach unten bohren konnten.

Der gefährlichste Moment war, als wir bis auf 8.882 Meter bohrten. Frühmorgens erhielt ich plötzlich einen Anruf, dass der Bohrer feststeckte. Ich war damals besorgt und fuhr sofort zum Bohrlochkopf. Während der zweieinhalbstündigen Fahrt telefonierte ich ständig, um die Situation unter Tage zu verstehen und mit dem technischen Personal des Explorationsunternehmens Lösungen zu besprechen. Shen Biao erinnerte sich.

Die Bohrausrüstung steckte fest und dieser ultratiefe Brunnen, an dem mehr als 300 Tage lang gebohrt worden war, musste möglicherweise abgebrochen werden. Dies führte dazu, dass Shen Biao weder essen noch schlafen konnte und er über zwanzig Stunden lang über eine Lösung nachdachte. „Zuerst müssen wir die Integrität der Bohrwerkzeuge sicherstellen und Maßnahmen im Bereich der Zug- und Druckfestigkeit ergreifen. Wir bewegten die Bohrwerkzeuge zunächst auf und ab, aber sie bewegten sich überhaupt nicht. Kurz nachdem die Auslösemaschine abgestellt war, sah ich, wie sich die Gewichtsanzeige nach und nach zu bewegen begann. Plötzlich sprang sie hoch und bewegte sich tatsächlich.“ Sagte Shen Biao mit einem Lächeln.

361 Tage lang waren Shen Biaos Nerven sehr angespannt. In seinen Worten: „Dieser ultratiefe Brunnen repräsentiert das Niveau des Tarim-Ölfelds, das Niveau der chinesischen Ölbohrungen und das Niveau Asiens.“ Er ist stets zielstrebig und hat daher ein ausgeprägtes Verantwortungsbewusstsein. Dabei ist eine sorgfältige und standardisierte Vorgehensweise der Garant für den Erfolg.

„Als ich die Aufgabe annahm, war ich mental auf zwei Dinge vorbereitet: Gutes und Schlechtes. Bohren erfordert Verantwortungsbewusstsein. Wir Bohrer mögen grob wirken, aber wir müssen bei der Arbeit vorsichtig und aufmerksam sein und unsere Arbeit gewissenhaft ausführen. Nachdem ich den feststeckenden Bohrer im Bohrloch Luntan 1 gelöst hatte, verspürte ich ein Gefühl der Freude und des Erfolgs in meinem Herzen, das die meisten Menschen nicht erleben können. Es ist ein unvergessliches Ereignis und etwas, an das ich mich mein Leben lang erinnern werde“, sagte Shen Biao lächelnd.

Das Keshen-Gasfeld wurde im Juni 2008 entdeckt. Es handelte sich damals weltweit um ein äußerst tiefes und unter extrem hohem Druck stehendes, dichtes Sandstein-Gasreservoir. Die Bohrungen hier waren mit einer Reihe technischer Herausforderungen von Weltrang verbunden. Zu diesem Zweck hat die Tarim Oilfield Company ihre ingenieurwissenschaftliche und technologische Forschung fortgesetzt, ursprüngliche Innovationen, integrierte Innovationen sowie Einführung, Verdauung, Absorption und Re-Innovation energisch verstärkt und eine Reihe von zehn Bohr- und Fertigstellungstechnologien mit Tarim-Eigenschaften entwickelt, wodurch die Möglichkeiten des Ölfelds zur Tief- und Ultratiefbohrung erheblich verbessert wurden.

Das Tarim-Ölfeld beherrscht die Kerntechnologien für die Exploration und Erschließung ultratiefer und unter ultrahohem Druck stehender dichter Gaslagerstätten in 7.500 bis 8.000 Metern Tiefe und ermöglicht so die groß angelegte Erschließung solcher Gaslagerstätten. Zudem legt es die technischen Grundlagen für die Exploration des Ölfelds in Tiefen über 8.000 Metern. Der Erfolg der Luntan 1-Bohrung hat nicht nur einen unterirdischen „Mount Everest“ geschaffen und die erste Tiefbohrung an Land in Asien ermöglicht, sondern auch gezeigt, dass die Tarim Oilfield Company im Bereich Exploration und Entwicklung Weltklasseniveau erreicht hat.

Wang Chunsheng sagte: „Das Tarim-Ölfeld hat sich auf die Probleme konzentriert, die die Verbesserung der Erfolgsquote bei Tief- und Ultratiefbohrungen sowie die Verkürzung der Bohrlochbauzeit behindern. Es hat weiterhin integrierte geologische und ingenieurwissenschaftliche Forschung betrieben, die technische Forschung und Feldversuche intensiviert und ein Beschleunigungsmodell für unterschiedliche Formationen und Bohrlochabschnitte entwickelt. Es hat Erfolge bei der Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Tiefbohranlagen und unterstützender Ausrüstung, der Verhinderung von Ablenkungen und Aufrichtungen, dem tiefen und effizienten Brechen von Gestein sowie der Prävention und Kontrolle komplexer Untergrundbedingungen erzielt.“

Mit einer Personalabteilung müssen Sie sich keine Sorgen über Hindernisse machen

Um extreme Schwierigkeiten wie ultratiefe Lagerstätten, ultrahohen Druck und hohe Temperaturen zu überwinden, hat Tarim Oilfield mit relevanten Einheiten zusammengearbeitet, um gemeinsame technische Forschungen in Bereichen wie der Erhöhung der Bohrgeschwindigkeit und der Fertigstellung von Bohrlöchern zur Produktionssteigerung durchzuführen. Die Bohrung Luntan 1 hat sieben Rekorde aufgestellt, darunter die tiefste Bohrung an Land in Asien und die tiefste Öl- und Gasbohrung. Dies zeigt, dass die Ultratiefbohrtechnologie des Tarim-Ölfelds das weltweit führende Niveau erreicht hat.

„Die Entwicklung des Tarim-Ölfeldes in den letzten 31 Jahren war tatsächlich ein langer Marsch.“ Liu Hongtao, stellvertretender Direktor des Tarim Oilfield Oil and Gas Engineering Institute, sagte dies gleich bei unserem Treffen.

Die Erkundung des kambrischen Untersalzes im Tarimbecken ist weitreichend und bietet großes Potenzial. Das günstige Explorationsgebiet unterhalb von 9.000 Metern umfasst 23.000 Quadratkilometer. Die geschätzten Ressourcen liegen bei 310 Millionen Tonnen Öl und 3,3 Billionen Kubikmeter Erdgas, was einem Öl- und Gasäquivalent von etwa drei Milliarden Tonnen entspricht. Es wird ein neues strategisches Nachfolgegebiet zur Beschleunigung der Entwicklung der Öl- und Gasindustrie im Tarim-Ölfeld.

Doch wer weiß, ob das Tarimbecken, wenn es sich zu einem neuen strategischen Nachfolgegebiet für die Entwicklung der Öl- und Gasindustrie meines Landes entwickeln will, das Hindernis komplexer geologischer Schichten überwinden muss.

Liu Hongtao erinnert sich, dass seine erste Aufgabe, als er zum Forschungsinstitut für Öl- und Gastechnik kam, darin bestand, die Entwicklungsgeschichte der Öl- und Gastechnik des Tarim-Ölfelds in den letzten 28 Jahren zu recherchieren. Dies machte es dem jungen Mann, der seit sechs Jahren im Feldbohrbereich tätig war, schwer.

Obwohl der erste Entwurf, an dem wir mit viel Arbeit gearbeitet haben, nicht genehmigt wurde, habe ich durch diese Aufgabe dennoch viele neue Erkenntnisse und Erfahrungen gewonnen. Verglichen mit den mehr als 70 ultratiefen, ultrahochdruck- und ultrahochtemperaturbeständigen Öl- und Gasquellen weltweit sind viele der geologischen Bedingungen im Tarim-Ölfeld weltweit und in China selten. Die Braut sitzt dort, aber wir können sie einfach nicht enthüllen, da im Untergrund drei Hindernisse darauf warten, von uns nacheinander überwunden zu werden. Eines ist die extrem dicke Kiesschicht auf dem Gestein, das zweite ist die hohe Schicht aus Mischsalz, in der Salz und Gips manchmal gleichzeitig auftreten, und das dritte ist die starke Salzabriebschicht, an der selbst der stärkste Bohrer schnell verschleißt. sagte Liu Hongtao.

Die Taklamakan-Wüste und die Kuche-Ausläufer am südlichen Fuß des Tianshan-Gebirges sind die Hauptbetriebsgebiete des Tarim-Ölfeldes. Die komplexen geologischen Bedingungen und die harten Arbeitsbedingungen in diesen beiden Blöcken stellen große Herausforderungen an die Bohr- und Fertigstellungstechnologien dar. Nach der Bewältigung zentraler Probleme haben sie eine optimierte Bohrtechnologie für ultratiefe und komplexe Bohrlöcher sowie eine Management- und Transformationstechnologie für Hochtemperatur- und Hochdruckbohrlöcher entwickelt.

„Ich beschreibe die Arbeit unseres Forschungsinstituts für Öl- und Gastechnik oft so: Programmgestaltung, wissenschaftliche und technologische Forschung, Entscheidungsunterstützung und Produktionsunterstützung. Um es klar auszudrücken: Wir sind eine Stabsabteilung. Wir sind die Stabsabteilung für die Entscheidungsfindung auf Ölfeldern und ein guter Helfer für die Produktionseinheiten.“ Sagte Liu Hongtao mit einem Lächeln.

Wenn Gefahr droht, sind sie die Kämpfer, die an die Front eilen. Liu Hongtao erinnert sich noch genau daran, dass im Winter 2018 an einer Bohrung ein ungewöhnlich hoher Druck herrschte und er zur Bohrplattform eilte, um die Ölpipeline anzuschließen. Der Sauerstoff, den er bei sich trug, reichte nur für 40 Minuten. Er arbeitete 40 Minuten auf der Bohrplattform und bekam schließlich den Sauerstoff. Als er von der Bohrplattform stieg, fühlten sich seine Beine schwach an. Wäre es nur wenige Minuten später und wäre das austretende Gas giftig, wären die Folgen verheerend.

„Von der ersten Bohrung bis zur Fertigstellung der Brunnen hat sich auch unsere Denkweise geändert. Bei der Ausarbeitung eines Plans für jeden Brunnen müssen wir alle möglichen Probleme berücksichtigen und Pläne zu deren Lösung entwerfen. Früher haben wir uns um Wissenschaftlichkeit und Rationalität gekümmert, heute müssen wir auch die Funktionalität berücksichtigen, und jeder Prozess muss einen Plan haben. Unser Team plädiert also für ein wolfsgleiches Team und einen adlergleichen Einzelnen. Das ist nichts, was eine Disziplin allein lösen kann. Es erfordert das gesamte Team, die Zusammenarbeit verschiedener Abteilungen sowie multidisziplinäre und abteilungsübergreifende Forschung.“ sagte Liu Hongtao.

Liu Hongtao leitet derzeit sein Team bei der Erstellung wichtiger Forschungs- und Anwendungsmaterialien für komplexe Öl- und Gasbohrungen und -ausbauarbeiten in der Tiefe der Erde und bereitet sich auf die Bewerbung um einen nationalen Preis für wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt vor. Seiner Meinung nach spiegeln die Bohrungen und die Fertigstellung von Brunnen das Niveau eines Landes wider. Die einzigartigen Bedingungen des Tarim-Ölfeldes ermöglichen ihnen, diese historische Aufgabe zu übernehmen, was ihnen eine Ehre ist.

Als ich ihr Büro verließ, war es bereits nach 22 Uhr. Ich blickte zurück auf das Exploration and Development Research Institute, wo Tang Yangang arbeitete, und das Oil and Gas Engineering Research Institute, wo Liu Hongtao arbeitete. Auf jeder Etage brannten viele Lichter. Mission und Verantwortung lassen sie die Zeit vergessen. Dies könnte die Motivation sein, die es ihnen ermöglicht, ein globales Problem nach dem anderen zu überwinden.