10520公尺！2023年7月20日，中國首次在四川盆地開鉆萬米科探井「深地川科1井」。
這是繼塔裏木盆地「深地塔科1井」後，中國開鉆的第二口萬米科探井，也被譽為全球地質條件最復雜、鉆井難度最高的萬米科探井。一旦鉆探成功，將有望發現新的超深層天然氣增儲目標區。
萬米深地油氣鉆探是全球油氣勘探領域超級工程，但想掘地三萬尺，要面臨諸多世界級難題。「重慶造」的一種能源新材料——高效能超微類球形加重劑，被套用於「深地川科1井」鉆探中，為「中國深度」挑戰世界級難題助一臂之力。
在8月19日揭曉的2023年度重慶市科學技術獎中，由重慶聚購科技股份有限公司（以下簡稱「聚購科技」）、重慶交通大學、西南石油大學等單位完成的「高效能超微類球形加重劑關鍵技術及產業化」計畫，獲得重慶市科技進步獎一等獎。
在聚購科技的實驗室，記者看到，實驗操作台上擺放著3個玻璃器皿，裏面分別裝著粗細不同的白色粉末。這些粉末的區別只有在顯微鏡下才能明顯辨認。
「這是重晶石粉，用來做鉆井液加重劑的。第一個的粒徑是約75微米，跟平常我們看到的面粉差不多粗。第二個是2微米，是我們目前的拳頭產品。第三個是我們正在研發的下一代產品，已經做到更小的奈米級別。」聚購科技董事長羅來明介紹。
據了解，鉆井液被稱作「鉆井的血液」。在鉆井過程中，鉆井液加重劑可以提高鉆井液密度、平衡井壁壓力、防止鉆井液滲漏等，扮演著至關重要的角色。「過去，超微加重劑使用微錳粉，但它不僅嚴重依賴進口、價格昂貴，而且在深油氣井高溫高壓下不穩定。」計畫第一完成人、重慶交通大學教授徐向陽說。「能源的飯碗必須端在自己手裏」，因此，開發新型高效能加重劑成為迫切之需。
透過研究發現，作為一種非金屬材料，資源富集的重晶石在高溫高壓下化學性質穩定，是微錳粉加重劑的理想替代。不過，高密度鉆井液沈降穩定性與流變性難以調控，是深海、深層油氣勘探的世界性難題。要讓重晶石成為理想替代，就必須邁過這道難關。
「要做到高密度，它就會變重，容易沈降。如果做得輕一些，讓它流變性好，它就容易懸浮在鉆井液表面，形成團聚。這就像蹺蹺板一樣，很難做到平衡。」徐向陽坦言。
經過十余年產學研用協同攻關，成千上萬次實驗，團隊成功突破超微類球形加重劑表界面改性分散與流變性調控等關鍵技術，把重晶石粉末顆粒做到超微、均勻的類球形，提高了顆粒比表面積及結構穩定性，解決了上述世界性難題。
據悉，團隊自主研發的加重劑超微類球形顆粒氣流磨制備工藝與成套裝備，還首次實作2微米以下高效能超微類球形加重劑幹法產業化制備，填補了國內空白。油氣鉆井工程專家、中國工程院院士孫金聲等專家評價，計畫成果「推動深部油氣開發的重大技術突破，整體技術達到國際領先水平」。
「2019年以來，我們的產品在西部地區、南海、東海等332口高溫高壓深油氣井鉆探推廣套用，取得了良好的效果。」羅來明表示，與微錳粉相比，他們生產制備的重晶石粉，每噸價格僅是國外微錳粉的1/8到1/4左右，較大地降低了油氣鉆探的成本。
把粉末顆粒做到更小，是他們的下一個目標，這將考驗更加精細的「繡花功夫」。「把細度大幅提高，達到奈米級別，不僅可以進一步提高油氣開采的效率，在單位體積下采集得更多，還可以更好地‘見縫插針’，在鉆井過程中遇到極小的裂縫時，及時堵漏，提高鉆井安全性。」羅來明透露，目前，他們正在持續推進研發，預計3年後下一代產品將實作產業化並推向市場。
來源：重慶日報
記者：張亦築 實習生 彭宇
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