超10000米！四川悄悄挖了个“探月工程”

10月15日9时16分，广元剑阁，随着金刚石钻头成功切入地下岩层，一项向地心探索的壮举迎来重大突破——中国石油深地川科1井钻探深度突破1万米。

这一全球地质条件最复杂、钻井难度最高的深地“超级工程”已钻穿23套地层，深入5.4亿年前的震旦系地层，首次踏入四川盆地深部“无人区”，标志着我国在地球深部能源探索领域迈出关键一步。

深地川科1井于2023年7月正式开钻，作为四川盆地首口万米科学探索井，其肩负探索地球科学认知盲区、锻造深地大国重器、打造油气勘探开发原创技术策源地等重大使命。

“实施万米深地探索工程，是比肩探月工程的‘国之重器’，事关国家科技和资源战略。”中国工程院院士罗平亚这样评价。

中国石油西南油气田公司执行董事、党委书记何骁表示，取得万米突破后，下一步深地川科1井将继续向10520米的设计井深钻进，力争形成自主可控的万米关键核心技术体系，推动高端装备国产化，打造国际领军人才和一流技术服务队伍。

深地川科1井迈向万米深地的过程

是一个不断突破“禁区”的艰难历程

未知地层、超难工程、勘探禁区

面对世界级挑战

深地川科1井如何闯过“禁区”

实现万米突破？

闯地质“禁区”

“盲盒”变“明盒”

首次踏入四川盆地深部“无人区”

中国工程院院士孙金声曾这样类比超深层油气勘探：“在8000米深的超深层寻找油气，就好比站在珠穆朗玛峰顶，要看清雅鲁藏布江上的游船。”

对四川盆地来说，难度尤甚。富气的四川盆地，天然气资源量及产量全国第一，但同时地质结构极其复杂。以深地川科1井为例，设计井深10520米，要穿越25套地层，极难钻地层的等级达到10级以上，为国内乃至世界罕见。

“深地川科1井所在的双鱼石区块，7000米以下就是未知地层。”中国石油西南油气田公司地质勘探高级专家谢继容说，所谓未知地层，过去没有认识过，不清楚下面的地质构造是什么，“就像开盲盒一样，要把抽屉里的格子一个个打开。”

中国石油东方物探公司西南物探院首席专家巫芙蓉深度参与了深地川科1井的前期地质设计，她告诉记者，对于未知地层，一般方法是“用已知推导未知”，正常情况下10公里范围内会有预探井，但在双鱼石区块，没有任何一口井打到过这么深，最近的可参照井在40公里以外，可参照性很弱，“可以说7000米以下基本是‘盲打’。”

“地质学家就像钻井的眼睛，作用是指路。”中国石油西南油气田公司勘探事业部经理赵容容说。如何让“盲打”变“明打”？赵容容介绍，揭开未知地层的面纱，深地川科1井全面推进地质工程一体化，通过精细刻画地质认识，精准分析地层、岩性组合等，为未知地层的钻进指明方向。

黄文俊 摄

王文之常年在野外踏勘，作为中国石油西南油气田公司勘探开发研究院的一名博士后，为了更接近未知地层的奥秘，他和团队跑遍了方圆100公里的野外露头、剖面，“从地面推导地下，再结合三维地震进行地层分析。”王文之说，这些手段并非首创，关键在于精细，“我们搞地质的也常年驻井，每天和搞工程的一起开会办公，实现了地质工程的深度融合。”

为摸清深地地质结构、岩石物性等，深地川科1井钻至7000多米时，每间隔几米就会循环返出地下的岩屑。这些岩屑经过标号、晾晒、烘烤后制成标本，经现场科研人员精选后，作为判断深地地质结构、岩石物性的依据。

这也是地质预测准确与否的关键。“地下可能有裂缝、溶洞、暗河，地质预测准，可以想办法绕开，预测不准，打到就很容易漏或者喷。”深地川科1井井长陈力力告诉记者，截至目前，深地川科1井钻探突破万米大关，钻穿23套地层，深入5.4亿年前的震旦系地层，首次踏入四川盆地深部“无人区”，工程上也实现了“零事故、零复杂”的预期目标，这说明进入未知地层之后，地质预测仍然保持了很高的准确性。

闯工程“禁区”

全球钻井难度最高

7项工程指标位居世界第一

深地川科1井有7项工程指标的难度为世界第一，这让其成为了全球钻井难度最高的万米科探井。

“俗话说，一深万难。”中国石油西南油气田公司工程技术部副主任马勇说，钻到一定深度后，每向下钻探一米，难度都呈几何级数增长。“井深达到1万米时，200摄氏度以上的高温让金属钻具像面条一样柔软，地层压力超过130兆帕，相当于指甲盖大小的区域承受着10多头大象的重量。”

在钻探过程中，通过地面钻机传输动力，带动一节一节连起来的钻杆旋转，推动钻头“啃”碎地下的岩石。当行进到地下八九千米时，将会连接1000多根钻杆，消耗几十个钻头，单单放下又取回钻头一次就需要花费3天的时间。

钻井工程一度陷入困境。打到7800多米、在最难钻的沧浪铺组地层，岩石坚硬到“用榔头一敲就火星四溅”。“8个小时才能打1米。”深地川科1井常务副井长贺明敏回忆，专门研制的金刚石钻头放下去，很难嵌入地层，就像在硬玻璃上打滑，50米就打烂了3只，“起钻之后，看见钻头被磨得‘惨不忍睹’。”

黄文俊 摄

当国外钻头厂商望而却步，中国石油自研的个性化钻头成为攻坚克难的“杀手锏”。它们在地下万米的黑暗中，一寸寸“啃”碎了前进的道路。中国石油工程技术研究院孙钰淇，在井上的称号为“孙钻头”，他和团队一起连夜商讨改进钻头方案，将钻头“牙齿”改为三排、200多颗，第一排是主切削齿，材质为金刚石，起到切削作用；第二排改为孕镶齿，金刚石加入碳化物粉烧结而成，以磨削为主；第三排是辅助切削，主要目的是保护主切削齿，延长使用寿命。

“每一米进尺都闪耀着科技的光芒，每一项纪录都凝聚着创新的突破。”中国石油集团公司工程技术高级专家乐宏的这句话，已成为深地川科1井整个团队深入骨髓的信念。

全链条科技攻关全面展开。中国石油设立多项重大科技专项，形成覆盖全流程的10大技术系列——钻机攻关，成功研制15000米智能钻机；钻井液攻关，成功攻克抗220摄氏度超高温水基钻井液和油基钻井液；钻具攻关，成功研制随钻测量仪器等多项技术利器……这些科技成果均达到国际先进水平，初步形成深地工程钻完井技术图谱，显著提升我国油气勘探开发国际竞争力。

闯油气“禁区”

突破传统地质认识

万米深层实现重大油气发现

深地川科1井所在区域，传统观点认为，扬子西缘寒武系以混积为主、储层欠发育，震旦系沉积时水体深，不利于碳酸盐岩储层发育，万米超深层温度、压力高，影响了烃源岩有效性。

钻探证实，寒武系龙王庙组发育厚层滩相白云岩储层，油气显示丰富。10月7日，深地川科1井从地下9500多米深处，取出宝贵的震旦系岩心，地球变迁、油气奥秘都藏在岩心里。连夜开展取心分析后，其最真实的形态给出了答案——有孔、有洞、有缝隙，储层发育良好。这个“回答”证实了四川盆地在接近万米的深层仍具备优越的储集条件，为四川盆地拓展了新的规模增储阵地，揭示该区域广阔的勘探前景。

黄文俊 摄

陈力力透露，在油气发现方面，深地川科1井有望在川西北部地区震旦系-二叠系超深层发现多套天然气工业产层，开辟规模有效利用万米超深层天然气资源的新局面，迎来新的储量高峰增长期。

与普通油气井不同，深地川科1井属于科学探索井，除了寻找油气资源之外，它还肩负着探索地球演化、生命起源和气候变迁等重任。乐宏表示，在科学探索方面，深地川科1井有望解决关于扬子克拉通西北缘构造-沉积演化、万米超深层成烃、成储、成藏机理等科学问题，形成四川盆地万米超深层天然气成藏理论。

来源：四川日报

编辑：张胤、侯涛