万米深井完钻刷新“中国深度”

来源：经济日报

日前，中国首口超万米科探井——深地塔科1井在地下10910米胜利完钻，成为亚洲第一、世界第二垂深井，让世界深井之林有了新的“中国深度”。

“深地塔科1井的顺利完钻，不仅展现了我国在深地勘探领域的强大实力，更是我国地质研究领域的重要里程碑，为未来能源探索和科学研究提供了宝贵的一手资料，为我国在全球深地油气勘探领域赢得了更多话语权和主动权，意义重大。”中国科学院院士郝芳说。

位于塔克拉玛干沙漠腹地的中国石油塔里木油田深地塔科1井。 新华社记者 胡虎虎摄

进军深地科技竞技场

万米深井完钻，是我国继“深空”“深海”之后，在“深地”领域取得的又一重大进展。为什么要打这么深的井？

向深地进军是地球科学发展的必然趋势——

现在已知地球平均半径为6371千米，人类探索到的垂直深度仅有12.262千米。在人类尚未探查到的土地深处，到底隐藏着怎样的奥秘，需要不断探索。

深地领域已成为各国争夺科技制高点的竞技场。苏联的SG-3井以探测莫霍面为目的，井深12262米，成为永久的入地观测实验室。德国的KTB井于1994年完钻，井深9101米，建成了地壳深部物理化学状态深井长期观测系统……

在深地塔科1井钻探过程中，中国石油天然气集团有限公司科研人员绘制出亚洲第一份万米地质剖面图，为深地科学探索和油气勘探提供了一手实物资料，有力支撑了地球深部结构与物质组成、地球演化、气候变迁等重大基础科学问题研究。

向深地进军也是我国未来油气发展的必由之路——

相关数据显示，世界新增油气储量的60%来自深部地层，美国在墨西哥湾已发现45个超过8000米深度的油田，可采储量石油9.9亿吨、天然气784亿立方米。

放眼国内，近年来，塔里木油田90%新增储量是从超深地层获取的；我国83%的深地油气仍有待探明开发。

中国石油股份公司副总裁兼油气新能源公司执行董事何江川介绍，8000米以深领域已成为我国重要的油气接替领域。中国石油在塔里木盆地库车山前、准噶尔盆地南缘、四川盆地川中古隆起北斜坡等地区已取得重大勘探突破，预示着超深层领域是我国未来油气勘探重大战略发展方向。

此外，实施万米深地科探工程，推动了我国超深层工程技术装备迭代升级，为实现高水平科技自立自强、打造超深油气资源勘探开发原创技术策源地、占领勘探理论技术制高点奠定了基础。

突破世界级技术难题

10910米，这个数字达到了当今世界钻井技术的最高水平，也意味着要突破一系列世界级的技术难题。

万米科探井是全球油气勘探领域的一项超级工程，钻探深度相当于钻穿珠穆朗玛峰后，又向地下继续钻进2000多米，风险难度非常大。

“塔里木盆地作为大型复合叠合盆地，叠加多期构造运动，造就了超深层极其复杂的地质情况，被世界公认为‘勘探禁区’。”郝芳介绍。

复杂的地层岩性变化是万米钻探的第一关。

中国石油塔里木油田公司执行董事王清华介绍，从地面到万米地下，钻穿地层层系越多，岩性越复杂，地层温度越高、压力越大。

深地塔科1井自上而下要穿透12套地层，特别是越接近目标井深的地层，岩性变化越快。而每一次地层岩性的变化，都需要更换与之相适应的钻头、调整钻井液的各项配比。

靠近地表的中浅层，一颗钻头一天最多能打600米。而在万米深处，棱角分明的钻头平均进尺不过30米，就会磨损得近乎光滑，极端情况下每天钻探进尺不过数米。

面对重重挑战，中国石油持续深化万米深层油气地质理论，应用地层精细化描述、VSP井中地震采集等技术，逐层对岩性开展预测分析，逐渐擦亮探视地下的“双眼”。

塔里木油田勘探开发研究院风险勘探研究部台盆区风险勘探研究项目副经理罗新生说：“深地塔科1井成功完钻，验证了我们对万米以深地质理论认识的正确性，地质预测和实钻结果基本吻合，深度误差不到1%。”

高温高压是万米钻探的第二关。

每往地下钻进100米，温度就会升高约2摄氏度，万米之下温度高达220摄氏度，对设备形成巨大考验。面对世界级难题，中国石油打破传统钻井组织形式，搭建跨学科工作平台，以联合攻关的形式创新研发了抗220摄氏度超高温钻井液、抗高温螺杆等工艺技术，打造形成万米深井安全高效钻井等一批关键核心技术。

超重超长钻具是万米钻探的第三关。

行至万米，井下钻具的长度与载荷都前所未有。井眼向下，1000多根钻杆首尾连接，自重超350吨，最细的钻杆仅有杯口粗细。超高吨位、超大扭矩的钻具在极小空间中高负荷运转，“难度不亚于蒙眼驾驶一辆大卡车在两条细钢丝绳上行驶。”郝芳直言。为此，中国石油集中攻坚，自主研制了全球首台12000米特深井自动化钻机，钻机连续提升最大钩载达900吨，有效解决了高负荷难题。

应用一系列技术利器

“深地塔科1井的每1米钻进都伴随着科技攻关的支撑。”中国石油股份公司总地质师兼科技管理部总经理江同文介绍。

2021年9月，中国石油集团召开科技与信息化创新大会，部署“万米超深层科学探索”重大科技工程，设立系列科研攻关项目，集智攻关研究，为万米深井的部署和实施做好目标评价、装备、工具、材料、软件等准备工作。

深地塔科1井的成功完钻，得益于钻探装备的巨大突破。全球陆上首台12000米自动化钻机等十大自主研制的万米深钻技术利器陆续研制成功。正是这一系列技术利器，先后创造全球陆上钻井突破万米最快、全球尾管固井最深、全球电缆成像测井最深、亚洲直井钻探最深、亚洲陆上取芯最深五大工程纪录，锻造出比肩万米深潜、嫦娥探月的国之重器。

深地塔科1井的成功完钻，还取得了一系列科研、工程新突破。中国石油集团公司副总工程师、中国石油集团油田技术服务有限公司执行董事、工程技术分公司总经理杨立强介绍：“我们发挥全球最完整的油服产业链优势，精准探索每一寸地下空间，像对待‘身体’一样系统审视每一个作业环节。”

物探像给地层拍CT。东方物探用地震波对万米地层进行高清晰“成像”，指明靶心，将万米误差率控制在0.15%。

钻井是碎石破岩的“尖兵”。西部钻探克服极硬地层防斜打快等世界级难题，仅用279天就突破万米大关，创造了世界钻井的“中国速度”。

泥浆是钻井的“血液”。工程院研制的水基泥浆，适应性强、稳定性好、密度随调，取得了129天不换浆依然保障井筒清洁运行的重大突破。

取芯是打开地球深部奥秘之门的“钥匙”。川庆钻探自研取芯工具，成功获取万米特深层全尺寸连续岩芯实物。

测井好比地质学家的“眼睛”。中油测井采用电、声、核、磁等尖端手段，对钻过的所有地层实现厘米级精准标定，刷新世界陆上最深直井测井纪录。

“突破万米意味着我国油气工程技术发展进入一个新阶段，代表我们初步构建了万米深地钻完井技术高地与原创技术策源地。”中国工程院院士孙金声说。