萬米岩芯裏的地球演化密碼

萬米之下，岩石流體性質是否改變？如此高溫高壓環境，是否還具備油氣成藏條件？我國將首次在塔裏木盆地萬米深地之下鑽取岩芯、岩屑，來驗證各類科學猜想，併為地球科學探索提供第一手基礎資料。

承擔取岩芯任務的是深地塔科1井，該井設計井深11100米，是我國首口設計超萬米的科學探索井，部署在中國石油塔裏木油田，位於新疆沙雅縣境內，地處塔克拉瑪幹沙漠腹地。

岩礦實驗室首次搬到井場

為保障深地塔科1井安全平穩鑽進，順利完成地質任務，並取得科學發現，塔裏木油田首次將岩礦實驗室搬到了井場。

目前，實驗室正在檢測鑽井過程中帶出來的岩屑。“深地塔科1井按照每米撈取1次的原則錄取岩屑樣品，鑽至9800米以後，由於地下岩石性質越來越複雜，對鑽井影響越來越大，加密到每半米取樣一次，並且取樣分量是以前的3至5倍。”塔裏木油田勘探開發研究院基礎研究部課題經理楊果説。

實驗室門口，擺著一排排標有樣本序號的木格篩，晾曬著不同地層深度的岩屑。

工人田耕成提著取樣盆，忙碌地往返于振動篩與晾曬場之間，和同事一起24小時連續取樣。那些從振動篩滾落下來的岩屑混合著鑽井液，田耕成先要將採集下來的岩屑進行淘洗，然後再倒進木方格晾曬。待晾曬或烘烤幹後，現場科研實驗人員從中篩取出一小碟，再從中精選出米粒大小、能代表地層真實資訊的岩屑，並將其磨成0.03毫米厚的岩石薄片，在顯微鏡下觀察岩石的微觀結構，並判斷岩石類型，為鑽井參數調整以及下一步鑽頭優選提供參考。

目前，塔裏木盆地垂直深度超9000米的井極少，因此9000米以深的樣品也非常稀少。為此，深地塔科1井升級管理保留9000米以深岩屑，樣品總重從2公斤提升到10公斤。

通過連續取樣，自7320米以後地層資訊得到完整記錄，為今後繪製出我國首份萬米超深層地質剖面圖提供了基礎。

首取萬米深地岩芯

由於影響岩屑代表性的因素有很多，為給科學研究提供更準確資訊，塔裏木油田決定在保持岩屑取樣的基礎上，還將在萬米超深層鑽取岩芯。

“之前，塔裏木油田曾在8650米取過岩芯，而在萬米超深層取岩芯在中國乃至世界都尚屬首次，將面臨極大技術挑戰，困難重重。”塔裏木油田監督中心地質總監鄧毅説，我國自主研發的抗240℃高溫的取芯工具將投入到深地塔科1井使用中。

屆時，換上專用取芯鑽頭裝上取芯筒，取芯鑽頭將在萬米超深層切割出岩芯，取芯筒再從井底將岩芯抓取出來。“岩芯的珍貴程度，如同月壤。”鄧毅表示。

對於塔裏木油田來説，首先是根據岩芯“回答”兩個油氣領域科學問題。

一是萬米之下的高溫高壓環境，油氣儲集空間是如何保存下來的？傳統石油地質學理論認為，8000米以深是石油的“死亡線”，因為岩石被上覆地層壓得非常緊實，油氣儲集空間非常有限。但事實上，如今塔裏木盆地八九千米以深的井也採出了油氣，其中，輪探1井在8200米已採出了石油。“在如此高溫高壓環境下，油氣仍然能保存，它的儲存機理是什麼樣的？理清儲存機理，未來可進一步拓展找油氣的深度空間。”楊果解釋。

二是萬米之下油氣是如何生成的？生烴動力學是怎樣的？到了萬米之下的超深層，烴源岩能不能生烴？能生多少烴？“烴是石油、天然氣等化石能源的主要組成部分。通過烴源岩岩芯可以模擬生烴下限，預測在更深的地層是否還有油氣存在。”楊果解釋。

“回答”懸而未決的科學問題

塔裏木油田勘探開發研究院副院長楊憲彰介紹，10億噸級的富滿油田是塔裏木盆地超深鑽井最集中區域，但至今沒有一口井鑽到油氣源頭，深地塔科1井取岩芯相當於是去尋找“油氣龍頭”，可以摸清富滿油田烴源岩規模、底界。

在塔裏木盆地，“油氣龍頭”可能埋藏在地下1萬米，甚至更深，一旦深地塔科1井獲得重大突破，將打開萬米之下油氣寶藏，在特深地層形成新的增儲上産接替領域。

“當井鑽到1.5萬米、2萬米或更深，若還能發現油氣，有可能回答‘無機成烴’這個懸而未決的重大科學問題。”中國工程院院士李寧説。

眾所週知，油氣是如何形成的至今尚存在多種學術觀點。國際主流觀點認為有機成烴，即動植物等有機質埋藏後經過一系列複雜的物理化學反應形成烴源岩，再從烴源岩運移出來；但還有一種觀點是無機成烴，認為石油是自然界的無機碳和氫經過化學作用形成的。

“如果無機成烴理論成立，那麼油氣將是取之不盡用之不竭的資源。”李寧表示。石榴雲/新疆日報記者 于江艷