从深地塔科1井开钻看中国深地探索的前因后果

2023-06-14 09:22 [燃气要闻] 来源于：中国石油报作者：中国石油报

导读：盛夏时节，塔克拉玛干沙漠沙雅县境内，深地塔科1井正稳步向地下万米钻进。截至6月13日，这口万米科探井已开钻半个月，进尺达2080米，表征良好。探地万米，叩问地宫，中国石油的这次深地探索意味着什么？面对可能的九九八十一难，中国石油是否做好充足准备？

盛夏时节，塔克拉玛干沙漠沙雅县境内，深地塔科1井正稳步向地下万米钻进。截至6月13日，这口万米科探井已开钻半个月，进尺达2080米，表征良好。

探地万米，叩问地宫，中国石油的这次深地探索意味着什么？面对可能的“九九八十一难”，中国石油是否做好充足准备？而万米之下，是秘境还是险境？

为何要挺进深地？

上天、下海、入地，是人类探索自然的三大壮举。

党的十八大以来，习近平总书记发出了向地球深部进军的号召，并作出“能源的饭碗必须端在自己手里”等一系列重要指示批示。

“登月，30万公里，1969年实现；入地，30公里，至今遥不可及。”中国工程院院士李宁借助形象的对比表达入地之难。

作为入地的重要手段之一，超深钻井被称为深入地球内部的“望远镜”。现在已知地球平均半径为6371公里，人类探索到的垂直深度仅有12.262公里，也就是苏联科拉SG-3井的深度。这意味着，人类花费300年时间仅向地心前进了0.19%。如果将地球比喻为鸡蛋，那么现在连鸡蛋壳都没钻破。

深地，究竟有何吸引力？

1864年出版的科幻小说《地心游记》，描写了一个有着大海、蘑菇森林和远古巨兽的地下世界。

深地，潜藏着这颗蓝色星球的无穷奥秘，以及人类对未知领域的强烈好奇。开展深地探测、创新深地科学理论、发展深地探测技术、解释地球深部奥秘，成为解决人类面临的能源资源和生存空间基本问题的重要路径。

我国也在积极探索。2016年国务院印发的《“十三五”国家科技创新规划》提出，发展深海、深地、深空、深蓝等领域的战略高技术。作为践行国家深地规划的重要实践，“深地塔科1井肩负着科学探索与油气发现两大任务。这口井取得突破后，对于保障国家能源安全具有重大战略意义，对于抢占科技制高点具有重大实践意义，对于扩大油气资源规模具有重大现实意义。”塔里木油田油气工程研究院院长冯少波表示。

“富煤贫油少气”是我国能源发展面临的现状。在新能源大规模应用之前，化石能源仍是经济社会发展的重要资源。

数据显示，世界新增油气储量的60%来自深部地层，我国83%的深地油气仍有待探明开发。我国深层超深层油气资源占全国油气资源总量的34%，其中陆上主要集中在塔里木、准噶尔、四川、柴达木四个大型含油气盆地，勘探前景十分广阔。

“如果我们能在地下1万米或者更深的地方有新突破，对于缓解我国油气资源短缺的局面、落实战略资源接替有重要意义。”中国岩石力学与工程学会理事、深层岩石力学与石油工程专委会副主任路保平表示。

何以向地万米？

人类向地下探索的尝试，始于一个水坑、一眼盐井；在向下掘进中，不断揭开地表以下的“秘密”。

放眼现代石油工业，从21.7米深的美国德雷克井到约120米深的中国苗栗1井，人类在油气领域不断实现地层的深度跨越。

视线回到我国。回望我国陆上深层油气探索史，最早可追溯到20世纪60年代，中国第一口深井——4718.77米深的大庆油田松基6井。2000年以来，随着钻井技术快速发展，钻井深度纪录不断被刷新。2019年，塔里木油田轮探1井完钻，垂直深度首次超越珠穆朗玛峰的海拔高度；2023年，塔里木油田果勒3C井完钻，深度达到9396米，刷新亚洲最深水平井纪录。

从地下4700多米到9000米，中国石油工业走过了65年；从9000米到1万米，还需要多长时间？

时间的长短取决于决心与行动。“我们的目标就是要钻穿寒武系，揭开震旦系。”承钻深地塔科1井的西部钻探120001队平台经理林楠曾参与轮探1井的钻井作业，对此次作业充满信心。

深地塔科1井设计钻完井周期457天，这将创造全球万米深井钻探用时最短纪录。在我国迈向深地的征程上，深地钻井从“一口井打两个春节”，到现在“一年能打两口井”，迎来历史性的加速。

时间的长短更取决于技术与实力。地质理论创新指引寻油找气的方向。深地塔科1井位于被称为“死亡之海”的塔克拉玛干沙漠。这里的油气藏埋深普遍在6000米至1万米，地质条件复杂、油藏类型多样，是世界公认的“勘探禁区”。

“塔里木盆地作为超深古老地层，走滑断裂控制复杂缝洞储层发育和油气成藏，以往传统的圈闭找油、背斜理论等不再适用了。”塔里木油田勘探开发研究院副院长、总地质师杨宪彰指出，随着对该地区地质认识的不断加深，塔里木油田创造性地建立了独具特色的“准层状”油气成藏模式和沿大型走滑断裂破碎带富集油气的“断溶体”油气成藏模式，解放了一批超深层“圈闭”，万米以深潜力巨大。

大国重器的加持保障向深向难挺进。宝石机械公司创新研发具有完全自主知识产权的全球首台1.2万米特深井自动化钻机，钻机性能与自动化程度较普通钻机实现大幅提升，确保万米级深井打成、打快、打好。

在这台钻机上，配套有6000马力绞车，可连续提升最大钩载达900吨，承载起万米深层钻具的“千钧之重”。另外，宝石机械还相继攻克智能控制一体化平台集成技术等一批关键核心技术。“仅司钻一个人就能实现对整台钻机的全程操控。”钻机主设计师、宝石机械一级工程师李亚辉表示。

工程材料国产化突破创造攻坚万米的条件。高温、高压是超深井钻探过程中不可避免的共性难题。尤其是达到一定深度后，每向下1米，难度都有可能倍增。中国石油在抗200摄氏度以上高温175兆帕高压工具仪器、240摄氏度以上井筒工作液等瓶颈技术领域开展持续攻关，不断突破工程技术的“深度极限”。

“塔里木的超深层探索之路几经波折，但总体来说，随着国家科技实力的提升，塔里木的超深层前景光明、未来可期。”中国工程院院士罗平亚说。

万米以深有何“洞天”？

1970年，苏联在靠近北极圈的科拉半岛开始钻进科拉SG-3井。根据记载，钻进过程中不仅发现了水，而且在钻至9000米至1.2万米的过程中，发现岩芯里的黄金含量达到了4克/吨的品位。

万米以深，究竟还有何“宝藏”？深地塔科1井也许会给我们更多的答案。

曾经，有世界油气勘探开发专家认为，在8000米以深的高温高压环境中，埋藏数亿年的液态烃（即轻质石油）早就烧干了。塔里木油田富满10亿吨级大油气田的发现和一批超深探井的接连告捷，将原油成藏“死亡线”变成增储上产的“生命线”，更加坚定了石油工作者对万米深地油气勘探的信心。

甚至，有可能解决基础理论问题。“当井打到了1.5万米、2万米或垂深更深，有可能回答‘可否无机成烃’这个悬而未决的重大科学问题。”李宁认为。

通过对深地进行取芯分析，可以揭示大陆地壳的物质组成与结构，探索地球深部流体系统、地热结构，并解决地球演化的一系列重大基础科学问题，是地球科学发展不可缺少的重要基础。

万米以深探寻资源“宝藏”，万米以深磨砺自身能力。“我们要勇担使命，让塔里木油田成为超深油气勘探开发的主战场、主力军。”中国工程院院士孙龙德表示，同时还要强化攻关，争做超深油气勘探开发技术进步的引领者。

万米钻探是“磨刀石”，不只是挑战地下未知的困难，更是对自我的超越。塔里木盆地在深地攻坚的过程中要闯过盐膏层、高陡构造、高温高压、酸性气层等一系列难关。多层次复杂井身结构设计难、复杂工况下井筒完整性保障难，对钻机装备及管材、仪器、钻具等井下工具仪器都提出了新的更高要求。中国科学院院士高德利表示：“这就是深层钻井中工程技术利器需要攻关的方向。下一步，希望能在井下工具、高温高压测控、新型管材等方面有所突破，为油田高效勘探作出新贡献。”

万米超深井钻井是一项系统性工程，代表着一个国家的钻井最高水平，更是综合国力的集中体现。以万米超深井为契机，孵化建立复杂井高端材料装备的研发、制造与产业化基地，使我国掌握超深复杂油气藏钻完井理论、工艺和装备的完整技术体系，培养一批专业化、跨学科人才队伍，打造油气资源勘探开发（陆上）原创技术策源地，擦亮中国石油地质科学、工程技术、装备制造等上游业务全链条顶尖高端人才和万米超深层勘探的高端品牌。

“深地塔科1井的开钻，将推动我国超深特深层钻完井技术实现跨越式发展，奠定中国石油在万米深地油气工程技术领域的国际领先地位。”中国工程院院士孙金声表示。

“万米时代”的大幕已然拉开。深耕深地，着眼未来，中国石油加快实现高水平科技自立自强，在突破万米“崇山”间抢抓先机、破浪前行，“领跑”世界深地科研领域，将保障国家能源安全提升到新高度，为全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴贡献石油力量。

（编辑：韩语）

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