アジアの陸上で最も深い井戸はどのようにして作られたのでしょうか?

タリム油田の労働者たちは建設作業に取り組んでいる。タリム油田

8,882メートルのルンタン1号井戸は深さ8,882メートルで、エベレストの標高よりもさらに深い。これはアジアの陸上で最も深い油井となり、タリム盆地のカンブリア紀下塩層の超深部探査における大きな進歩となり、タリム盆地の8,200メートル以上の深さに主要な石油貯留層と高品質の貯留層とキャップの組み合わせがまだ開発されていることを証明しました。

深い井戸は世界に多くの驚きをもたらします。この驚きは、地質学者によって地質が「破壊され、踏みにじられた」地域と認識されているタリム盆地で生み出された。

2020年1月19日、新疆ウイグル自治区アクス州クチャ市にある中国石油リスク探査井ルンタン1号は、酸破砕試験の結果、1日あたり133.46立方メートルの原油と48,700立方メートルの天然ガスを生産した。党工委書記でタリム油田公司総経理の楊学文氏によれば、崑神1号井の掘削目的は、超深層カンブリア紀岩塩下ドロマイトの石油とガス含有量を探査し、石油とガスの新たな理論的問題を克服し、超深層炭酸塩岩の新エリアの探査プロセスを加速することだ。

8,000メートル以下の油田とガス田は科学者の頭の中だけに存在するのではない

39歳の唐陽剛さんはタリム油田探査開発研究所の主任地質学者だ。 「タリム盆地の地質は、世界の他の場所とはまったく異なります。先人の言葉を借りれば、タリム盆地の地質は『何度も砕かれ、踏みつけられた』場所です。地下のさまざまな地質層は完全に破壊されており、完全な地質帯は見当たりません。石油地質学に関して言えば、地質学から石油とガスの理論的裏付けが初めて発見されて初めて、油田とガス田の開発が可能になります。」

世界の石油・ガス探査の実践を見ると、世界の大規模な石油・ガス田は主に塩の下で開発されていることが分かります。タリム油田は開発から31年を経て、浅層部の地質状況は解明され、6,000メートルを超える深層部の地質状況も基本的に把握されているが、8,000メートル以下の超深層の地質状況はどうなっているのだろうか。唐楊剛たちはまだよく理解していない。

「理解が不十分な主な理由は、現在使用している地震反射波法は7秒しか持続せず、8,000メートル以下の地質状態を明確に理解するには、反射波に少なくとも10〜12秒かかるためです。地質構造から、タリム盆地の8,000メートル以下に大規模な油田があるはずだと推測しています。」唐楊剛は断固として言った。

私たちの心の中に存在するこの新しい理論をいかに証明するかが、タリム油田の開発において克服すべき世界的な課題となっている。

1989年から2003年までの浅層探査と開発は、500万トンのタリム油田の建設を支え、大規模な油田とガス田は大きなボウルの中に存在しているようなものであり、必ず蓋をしなければならないことを認識させました。タリム盆地の8,000メートル以下の地質状況は、上層に石油とガスのボウルの蓋のような非常に厚い塩の層があるというものです。その下には豊かな石油・ガス田が本当にあるのでしょうか？

持ち込みと出入りの政策により、世界レベルの専門家グループがタリム油田に集まりました。しかし、タリム盆地の複雑な地質構造を見た後、経験豊富な専門家たちは皆首を横に振り、このような世界的な問題は見たことがなく、解決する方法もないと言った。

唐楊剛と彼の若い科学者グループは、この問題を解決できないとは思っていませんでした。彼らは現場に赴き、掘削条件を注意深く把握し、地質構造データを真剣に分析し、ついに技術的、理論的な問題を次々と克服しました。

このプロセスについて、唐楊剛氏は感慨深げにこう語った。「当初、私たちは超深井戸を恐れていました。なぜなら、砂岩層を通過する必要があるため、超深井戸は必然的に高温や高圧などの複雑な条件に遭遇するからです。制御が不十分だと一連の問題が生じ、莫大な損失につながる可能性もあります。しかし、私たちはあきらめるつもりはありません。私たちは地質調査に従事しています。タリム盆地のような複雑な地質条件に遭遇するのは幸運でもあり、不運でもあります。残念ながら、世界で誰もそのような状況に遭遇したことはありません。幸いなことに、私たちはそれに遭遇しました。それは「神から与えられた偉大な使命」という気持ちではありませんか？」

この闘志をもって、タリム油田の科学研究チームは既存の技術手段、構造モデリング、絶えず更新される理論的知識を活用し、実際に3つの超深部で豊富な油ガス田を発見し、タリム油田の今年の石油・ガス生産量が3000万トンを超えるための強固な基礎を築きました。

「国内外の他の地域と比較して、タリム盆地の炭酸塩岩は最も複雑で、埋没深度が深く、異質性が強く、油水関係が複雑で、間違いなく世界クラスの問題です。しかし、私たちの科学研究チームは、炭酸塩岩のシーケンス層序、礁礁体、古カルストに関する重要な研究を行い、タリム盆地のオルドビス紀の宜建坊層と梁里塔層にバイオヘルムが存在することを確認し、礁礁複合体の堆積モデルとカルストモデルを革新的に確立し、プラットフォーム縁辺に沿った礁礁カルスト貯留層のレンズ状の重なりと連続分布の法則を明らかにし、プラットフォーム縁辺に沿った礁の掘削探査アイデアを形成しました。これに基づいて、中国初の大規模な礁礁凝縮ガス田である塔中Iガス田が発見され、世界の主要な発見の1つとして評価されました。厚い炭酸塩岩の不整合面に沿って「数珠状」のカルスト貯留層があったため、不整合面に沿って層間カルスト貯留層を掘削するという探査構想を形作り、ハラハタン油ガス田で面積5,000平方キロメートルの超深度大型油ガス田を発見し、プラットフォーム盆地エリアの炭酸塩岩探査の新たな分野を開拓しました。 20年近く知られていない脇役だった炭酸塩岩が、原油の主力となった。と唐楊剛は興奮して言った。

8,000メートル以下の油田とガス田を掘削する方法

革新的な地質学理論の導きにより、ケシェンガス田、塔中油ガス田、ハラハタン油ガス田などの大規模な深層油ガス田が次々と発見され、西ガス東送プロジェクトの強固な基礎が築かれました。しかし、豊富な油田やガス田のほとんどは8,000メートル以下の深さに埋まっているため、探査は困難で、高度な技術要件が必要となります。では、石油・ガス田をどのように開発できるのでしょうか?

タリム油田探査部の副部長兼安全担当部長の王春生氏は、タリム油田の超深井戸の掘削が成功したのは、設備の近代化と現地化によるものだと考えている。

王春生氏は「私が仕事を始めた頃は、7000メートルを掘れる掘削リグがあれば、井戸のチームは非常に強力で、すべて輸入していた。国の製造業の発展に伴い、8000メートル、9000メートルの掘削リグが製造され、超深井戸の掘削が可能になった」と語った。

「現在、エアドリルの使用を開始しており、掘削速度はますます速くなっています。100日以内に2,500メートルを掘削できます。これは以前の数十倍の速さです。以前は1,000メートルを掘削するのに80日かかりましたが、エアドリルの使用により、現在はわずか20日で済みます」と王春生氏は語った。

沈彪氏は現在、タリム油田会社の探査部門台湾盆地探査プロジェクト部長を務めている。彼はまだ37歳の若者です。 「私たちは2018年6月28日にルンタン1号井の掘削を開始し、2019年6月18日に完了しました。8,882メートルの深さの井戸を掘るのに361日かかりました。掘削開始から2,000メートル以上を掘削するまでの過程を一言で表すと、素晴らしい経験でした。掘削は非常に順調に進みました。しかしある日突然、掘削ツールが壊れてしまったのです。」

この状況に直面して、沈彪は1か月以上も坑口に留まり、問題を解決するためにあらゆる方法を試みたが、できなかった。結局、壊れた掘削工具は回収されず、この場所を迂回して下方への掘削を続けるしかなかった。

「最も危険だったのは、8,882メートルまで掘削したときです。早朝、突然、掘削機が動かなくなったという電話を受けました。その時は不安になり、すぐに坑口まで車で向かいました。2時間半の移動中、地下の状況を把握し、探査会社の技術スタッフと解決策を話し合うために何度も電話をかけました。」沈彪は思い出した。

掘削機器が動かなくなり、300日以上掘削されたこの超深井戸は廃棄せざるを得なくなるかもしれない。このため、沈彪は食事も睡眠も取れず、20時間以上も解決策を考え続けました。 「まず、掘削工具の完全性を確保し、引張および圧縮抵抗の範囲内で対策を講じる必要があります。最初に掘削工具を上下に動かしましたが、まったく動きませんでした。リリースマシンを下ろすとすぐに、重量計が少しずつ動き始めました。突然、跳ね上がり、実際に動きました。」沈彪は微笑みながら言った。

361日間、沈彪の神経は非常に緊張していました。彼の言葉を借りれば、「この超深井戸は、タリム油田のレベル、中国の石油掘削のレベル、そしてアジアのレベルを表しています。」彼は常に使命感を持っているので、責任感が強いです。その中で、慎重かつ標準化された操作が成功を保証します。

「この仕事を引き受けたとき、私は良いことと悪いことの2つのことに対して心の準備を整えていました。掘削には責任感が必要です。私たち掘削員は乱暴に見えますが、仕事には慎重で細心の注意を払い、細心の注意を払わなければなりません。ルンタン1号井でドリルビットが詰まったのを解決した後、私は心から喜びと達成感を感じました。これはほとんどの人が経験できないことです。忘れられない出来事であり、一生忘れられないものです」と沈彪さんは笑顔で語った。

ケシェンガス田は2008年6月に発見されました。当時、世界でも珍しい超深度、超高圧の破砕性タイト砂岩ガス田でした。ここでの掘削は、一連の世界クラスの技術的課題に直面しました。このため、タリム油田公司は、引き続き工学技術研究を展開し、独創的な革新、統合的な革新、導入、消化、吸収、再革新を強力に強化し、タリムの特徴を備えた10の掘削および完成技術シリーズを形成し、油田の深井戸および超深井戸の掘削能力を大幅に向上させました。

タリム油田は、水深7,500～8,000メートルの超深度・超高圧タイトガス層探査・開発の中核技術を習得し、同ガス層大規模開発を実現し、同油田が水深8,000メートル超の探査に進出するための技術的基礎を築いた。ルンタン1号井の成功は、地下に「エベレスト」を創り出し、アジア初の陸上深井戸を掘削しただけでなく、タリム油田会社が探査・開発の分野で世界トップクラスに到達したことを示しました。

王春生氏は「タリム油田は、深部・超深部掘削の成功率向上と坑井建設期間の短縮を阻む問題に重点的に取り組んできた。地質工学の統合研究を継続し、技術研究と現場試験を強化し、異なる地層と坑井区間の加速モデルを形成した。深部掘削リグと支持設備の能力向上、たわみ防止と矯正、深部・高効率岩石破砕、地下複雑化防止と制御などで成果を上げた」と述べた。

スタッフ部門があれば、障害を心配する必要はありません

タリム油田は、超深層貯留層、超高圧、高温などの極限の困難を克服するために、関連部門と協力して、掘削速度の向上や生産量増加のための井戸の完成などの分野で共同技術研究を実施してきました。ルンタン1号井は、アジアで最も深い陸上井、最も深い石油・ガス井など7つの記録を打ち立て、タリム油田の超大深度掘削技術が世界トップレベルに達したことを示している。

「過去31年間にわたるタリム油田の開発は、実に長い道のりだった。」タリム油田石油天然ガス工学研究所の副所長、劉紅涛氏は、私たちが会ってすぐにこう言った。

タリム盆地におけるカンブリア紀の岩塩層探査は広範囲にわたり、大きな可能性を秘めています。 9,000メートル以下の探査に適したエリアは23,000平方キロメートルです。推定資源規模は石油3億1千万トン、天然ガス3兆3千億立方メートルで、石油・ガス換算で約30億トンとなる。これは、タリム油田の石油・ガス産業の発展を加速するための新たな戦略的後継地域となるでしょう。

しかし、タリム盆地が我が国の石油・ガス産業の発展のための新たな戦略的後継地域となるためには、複雑な地層という障害を克服しなければならないことは誰にも分からない。

劉紅涛氏は、石油天然ガス工学研究所に着任した当初に受けた最初の仕事が、過去28年間のタリム油田の石油天然ガス工学の発展の歴史を整理することだったと回想する。これは、6年間現場掘削に従事してきた若者にとって困難な状況でした。

「私たちが苦労して作成した最初の草案は承認されませんでしたが、それでもこの作業から多くの新しい洞察と経験を得ました。世界中の70を超える超深度、超高圧、超高温の石油とガスの井戸と比較すると、タリム油田の多くの地質条件は世界でも珍しく、中国でも珍しいものです。花嫁はそこに座っていますが、私たちは彼女をお披露目することができません。なぜなら、地下には3つの障害があり、1つずつ乗り越えなければならないからです。1つは岩の上の非常に厚い砂利層、2つ目は塩と石膏が同時に現れることがある複合塩の高い層、そして3つ目は強力な塩の研磨層で、最も強力なドリルビットでさえすぐに摩耗します。」劉紅涛氏は言う。

タクラマカン砂漠と天山山脈の南麓にあるクチェ山麓がタリム油田の主な操業地域です。これら 2 つのブロックの複雑な地質条件と過酷な作業条件は、掘削および完了技術に大きな課題をもたらします。重要な課題に取り組んだ結果、超深度・複雑な井戸に最適な掘削技術や、高温・高圧井戸の管理・変換技術を開発しました。

「私はよく、私たちの石油・天然ガス工学研究所の仕事を、プログラム設計、科学技術研究、意思決定支援、生産支援と表現します。簡単に言えば、私たちはスタッフ部門です。私たちは油田の意思決定のためのスタッフ部門であり、生産ユニットの良き助っ人です。」劉紅涛さんは笑顔で言った。

危険が迫ると、彼らは最前線に駆けつける戦士たちです。劉紅涛さんは、2018年の冬に井戸が異常な高圧に遭遇し、石油パイプラインを接続するために掘削プラットフォームに急いで向かったことをはっきりと覚えている。彼が持っていた酸素は40分間しか持たなかった。彼は掘削プラットフォームで40分間作業し、ようやく酸素を手に入れた。掘削プラットフォームから降りると、足が弱くなったように感じた。もしそれが数分遅かったら、そして漏れたガスが有毒だったなら、結果は悲惨なものになっていたでしょう。

「最初の井戸掘りから井戸の完成まで、私たちの考え方も変わりました。各井戸の計画を設計する際には、考えられるすべての問題を考慮し、これらの問題を解決するための計画を設計する必要があります。以前は科学性と合理性を追求していましたが、現在は操作性も加え、各プロセスに計画が必要です。そのため、私たちのチームが提唱しているのは、オオカミのようなチームとワシのような個人です。これは、1つの分野だけで解決できるものではありません。チーム全体、さまざまな部門のコラボレーション、および学際的かつ部門を超えた研究が必要です。」劉紅涛氏は語った。

劉宏涛氏は現在、チームを率いて、複雑な深部石油・ガス掘削と完成のための重要な研究・応用資料を作成しており、国家科学技術進歩賞への応募を準備している。彼の言葉によれば、井戸の掘削と完成は国のレベルを表すという。タリム油田の独特な条件のおかげで、彼らはこの歴史的な任務を遂行することができ、それは彼らにとって名誉なことです。

彼らのオフィスから出てきたときには、すでに夜の10時を過ぎていました。私は唐楊剛氏が勤務していた探査開発研究所と劉紅涛氏が勤務していた石油天然ガス工学研究所を振り返りました。各階にたくさんの照明がついていました。使命と責任が彼らに時間を忘れさせます。これが、彼らが次々と地球規模の問題を克服できる原動力なのかもしれない。