中國(guó)石油報(bào)：中國(guó)腳步響徹萬(wàn)米地宮,，破譯深地塔科1井刷新亞洲紀(jì)錄的密碼
發(fā)布時(shí)間:2024-03-08 | 來(lái)源：中國(guó)石油報(bào) | 瀏覽量：
這是我國(guó)首次獲取到來(lái)自萬(wàn)米深層的地下巖屑，其珍貴程度堪比月球的土壤,。 金添 攝
塔克拉瑪干沙漠是我國(guó)第一大沙漠,，歷史上曾遺留下樓蘭,、精絕等古文明遺址，被稱為“死亡之?！?。
如今，這片沉寂多年的“死亡之?！庇钟瓉?lái)萬(wàn)眾矚目的盛景,。3月4日，位于塔克拉瑪干沙漠腹地的深地塔科1井鉆達(dá)萬(wàn)米,，打破亞洲最深直井紀(jì)錄,。在萬(wàn)頃流沙下,，傲然崛起一座前所未有的豐碑,。
叩問(wèn)地宮,，循跡萬(wàn)米,。在深地塔科1井的鉆探過(guò)程中,，萬(wàn)米之行是高歌猛進(jìn),，還是步步驚心,？讓我們深入茫茫沙海，穿越重重地層，揭秘這趟神秘的萬(wàn)米旅程,。
向難：孤獨(dú)艱難的萬(wàn)米遠(yuǎn)征
浩瀚九重天,，高處不勝寒,。上天尚且不易,，入地更為艱難,。中國(guó)工程院院士李寧曾指出，入地難度堪比登月,?？v觀世界鉆井史，人類花費(fèi)300年時(shí)間僅向地心前進(jìn)了0.19%,。
2023年5月30日,，深地塔科1井在塔克拉瑪干沙漠腹地鳴笛開鉆，中國(guó)人向地下萬(wàn)米深度的首次遠(yuǎn)征就此拉開序幕,。
然而,，深地之難超乎想象。
“深地塔科1井的鉆探地點(diǎn)選擇在地質(zhì)演化過(guò)程中生烴強(qiáng)度大,、儲(chǔ)集能力強(qiáng)的位置,，難以完全規(guī)避縫洞、斷裂發(fā)育帶和壓力系統(tǒng)復(fù)雜層段,?！奔瘓F(tuán)公司副總工程師,，中油技服執(zhí)行董事、黨委書記楊立強(qiáng)表示,。
“一萬(wàn)米是一道坎,。隨著鉆探深度的增加，部分技術(shù)需求已經(jīng)超出傳統(tǒng)鉆完井技術(shù)的能力極限,，就像一輛大卡車在兩條細(xì)鋼絲繩上行駛,?！敝袊?guó)工程院院士孫金聲深感萬(wàn)米鉆探之難。
難，是深地鉆井的一大共識(shí)。
設(shè)計(jì)深度超萬(wàn)米的深地塔科1井，自上而下要穿透13套地層,，在抵達(dá)目的層的過(guò)程中,，要面臨超深,、超高溫,、超高壓,、超長(zhǎng)裸眼段,，高應(yīng)力、高研磨,、高鹽，多套壓力體系,、多種復(fù)雜巖性等挑戰(zhàn),。
深地塔科1井向難而行,，相繼超越我國(guó)鉆井領(lǐng)域里的多座“高峰”,。2023年12月18日，該井深度超過(guò)輪探1井,，成為名副其實(shí)的“地下珠峰”,。2023年12月26日，該井垂直進(jìn)尺超越蓬深6井,，坐穩(wěn)亞洲第一深井寶座,。
當(dāng)深地塔科1井井深達(dá)到亞洲之最，意味著突破萬(wàn)米的最后1000米,，將是一段前人從未涉足的領(lǐng)域,。
“最大的挑戰(zhàn)在于如何突破未知?！彼锬居吞锸紫瘜＜?、深地塔科1井井長(zhǎng)王春生介紹,，“9000米以深沒(méi)有任何鄰井參數(shù)可借鑒，每向下1米,，都是在‘無(wú)人區(qū)’里鑿出一條路,。”
這是孤獨(dú)且艱難的最后挺進(jìn),，一組數(shù)據(jù)最能體現(xiàn)鉆探難度隨深度的增長(zhǎng)而呈指數(shù)級(jí)攀升,。從9000米到10000米，深地塔科1井用時(shí)70天,，日均鉆進(jìn)14.29米,，使用了近一半鉆頭，而第一個(gè)1000米僅用時(shí)4天,。
在實(shí)際鉆探中,，未知的地層下還潛藏著多個(gè)難以預(yù)料的世界級(jí)難題。
復(fù)雜的地層巖性變化是第一道坎,。
9000米以深,，間斷發(fā)育的燧石地層與石膏地層交替出現(xiàn)，地層硬度由硬到軟,，再?gòu)能浀接?。如何?zhǔn)確識(shí)別、提前預(yù)測(cè)下部地層巖性,，成為地質(zhì)分析的重中之重,。
每一次地層巖性的變化，都代表需要更換與之相適應(yīng)的鉆頭,、調(diào)整鉆井液的各項(xiàng)配比,。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅四開鉆進(jìn)以來(lái),，該井就使用了16支鉆頭,，單支鉆頭平均工作距離不超過(guò)150米。而在此前的鉆進(jìn)中,，一支鉆頭的工作距離最長(zhǎng)可達(dá)2000米。
高溫高壓是突破萬(wàn)米的第二道坎,。
在鉆遇9300米后,，井底溫度已超過(guò)180攝氏度，突破了大部分鉆具以及入井材料的溫壓極限,，常規(guī)井下傳感器開始失效,。并且井底溫度還將隨著深度的增加而升高。
本報(bào)記者 余果林 王曉群 王成凱
“在萬(wàn)米地層,，鉆井液就像在高壓鍋里被蒸煮,，鋼制的鉆柱在地下就像面條,。”中國(guó)工程院院士孫金聲這樣描述,。
超重超長(zhǎng)的鉆具造成第三道坎,。
行至萬(wàn)米，井下鉆具的長(zhǎng)度與載荷都前所未有,。中國(guó)工程院院士趙文智介紹,，在足夠的空間內(nèi)，大力士可以舉起100公斤的重物,；如果讓大力士在蟻穴里取重物,，難度就會(huì)陡然增大。
萬(wàn)米以深的井壁如同蟻穴,。超高噸位,、超大扭矩的鉆具在極小空間中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，難度不亞于一輛卡車在兩條鋼絲上行進(jìn),。
除此之外,，還有重重困難：鉆遇異常壓力體、現(xiàn)有鉆柱動(dòng)力學(xué)理論不適應(yīng),、深部巖石地應(yīng)力增大……
破難：國(guó)之重器的萬(wàn)米進(jìn)擊
人類向地下探索的嘗試,，始于一個(gè)水坑、一眼鹽井,；在近百萬(wàn)年向下掘進(jìn)中,，難度在增加，但探索的腳步從未停止,。
我國(guó)石油工業(yè)也在深地領(lǐng)域孜孜求索,。從新中國(guó)第一口超深井女基井，到曾經(jīng)的亞洲第一垂深井輪探1井,，再到如今的深地塔科1井,，無(wú)數(shù)個(gè)“第一”見(jiàn)證了我國(guó)石油工業(yè)的跨越式發(fā)展。
縱觀歷史,，面對(duì)上天入地這兩項(xiàng)超級(jí)工程,，中國(guó)人向來(lái)是“明知山有虎，偏向虎山行”,。
深地塔科1井司鉆房里,，西部鉆探巴州分公司120001鉆井隊(duì)司鉆何建濤穩(wěn)穩(wěn)地操作著手柄，將一根根鉆桿送入地層,。鉆臺(tái)上空無(wú)一人,，大大增強(qiáng)了作業(yè)過(guò)程中的安全性。
何建濤所操作的是全球首臺(tái)12000米特深井自動(dòng)化鉆機(jī),。這臺(tái)鉆機(jī)成功打破了國(guó)外先進(jìn)技術(shù)壟斷,，并成功入選“2023年度央企十大國(guó)之重器”,。它能夠完成管柱全流程自動(dòng)化處理、超高鉆臺(tái)大載荷提升,，可輕松吊起2列8節(jié)編組的CRH1A型列車,，承載萬(wàn)米鉆具的“千鈞之重”，是國(guó)家鉆井工程領(lǐng)域名副其實(shí)的“國(guó)之重器”,。
“這是我們不斷向深向難挺進(jìn)的底氣,。”深地塔科1井鉆機(jī)主設(shè)計(jì)師,、寶石機(jī)械一級(jí)工程師李亞輝介紹,。
重器打大仗，利器破瓶頸,。
在突破萬(wàn)米的短短幾個(gè)小時(shí)后,，一張由萬(wàn)米巖屑制作的透明巖屑薄片出現(xiàn)在了井場(chǎng)地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的偏光顯微鏡下。
這是一把打開深層地質(zhì)信息之門的“金鑰匙”,。在目鏡下,，萬(wàn)米地層的巖石信息如抽絲剝繭般在現(xiàn)場(chǎng)科研人員面前徐徐展開。
“越接近萬(wàn)米,，地層巖性變化越快,。我們需要時(shí)刻掌握地層信息，為下一步鉆頭選型以及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)提供依據(jù),?！彼锬居吞飳?shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院地質(zhì)實(shí)驗(yàn)中心王孝明介紹，隨著深度的增加,，他們每4米就要制作一塊這樣的巖屑薄片,，實(shí)時(shí)確保地層“看得見(jiàn)、摸得著”,。
像這樣以往只出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室里的高精度測(cè)試儀器,，在深地塔科1井的井場(chǎng)上還有很多：車載式巖樣核磁分析集成系統(tǒng)、氣相色譜儀,、連續(xù)輕烴錄井儀……它們是破除萬(wàn)難的尖端利器,，為深地塔科1井的鉆進(jìn)提供第一時(shí)間的科學(xué)解釋資料。
“有了這些儀器的支撐,，我們得以快速記錄鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種情況,，也延伸出了不少科研課題?！彼锬居吞锟碧介_發(fā)研究院基礎(chǔ)研究部楊果帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)，把論文寫在井場(chǎng),。
技術(shù)利器線下攻堅(jiān),，遠(yuǎn)程科技“云上會(huì)戰(zhàn)”,。
“我們?cè)谶@口井上建造了井場(chǎng)數(shù)據(jù)中心，可以實(shí)現(xiàn)鉆井,、地質(zhì),、固井、定向,、鉆井液等多專業(yè)數(shù)字協(xié)同和聯(lián)合辦公,，鉆井過(guò)程中的一切決策都有依據(jù)?！蔽鞑裤@探巴州分公司120001隊(duì)平臺(tái)經(jīng)理林楠介紹,。
憑借中國(guó)石油自主研發(fā)的司鉆領(lǐng)航儀，346項(xiàng)鉆井參數(shù)信息可以實(shí)時(shí)回傳至3000公里外的中國(guó)石油工程作業(yè)智能支持中心（EISC）,。關(guān)鍵時(shí)刻,，值班專家“云上”集結(jié)會(huì)診，最多半個(gè)小時(shí)即可完成視頻會(huì)商,、方案制訂和指令監(jiān)控執(zhí)行,。
“現(xiàn)在每打1米，我們可以提前分析到下方的5米,?！盓ISC的王震宇和分析師團(tuán)隊(duì)晝夜值守，對(duì)一線傳回的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總,、推演,，在海量的數(shù)據(jù)中找出可能存在的異常點(diǎn)，為現(xiàn)場(chǎng)鉆井提供及時(shí)預(yù)警,。
鉆井操作人員從以往的靠經(jīng)驗(yàn)打井,，到現(xiàn)在以科學(xué)的數(shù)據(jù)解釋為支撐，一支現(xiàn)代化的數(shù)字化鉆井隊(duì)雛形已現(xiàn),，最大程度減少了由未知所帶來(lái)的事故復(fù)雜情況,。
這是中國(guó)石油對(duì)于現(xiàn)代化鉆井的有力探索。井場(chǎng)之內(nèi),，來(lái)自油氣勘探開發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈的硬核支撐,，凝聚了中國(guó)石油的科技力量、技術(shù)沉淀,。逢山開路,，遇水架橋，讓荊棘叢生的萬(wàn)米之途成為坦途,。
礪難：創(chuàng)新高地的萬(wàn)米豐景
超深鉆井,，是一項(xiàng)涉及地質(zhì)學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)等多個(gè)學(xué)科的系統(tǒng)性工程,，代表著一個(gè)國(guó)家的鉆井最高水平,，是綜合國(guó)力的集中體現(xiàn),。
近年來(lái),，中國(guó)石油加快超深層油氣探索，僅在塔里木盆地就打成8000米以深井超140口,，為我國(guó)超深鉆探積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),。
烈火煉真金,。經(jīng)歷艱難的過(guò)程，才有難得的收獲,。“萬(wàn)米深井鉆探不僅可加快打造萬(wàn)米超深層油氣資源鉆探關(guān)鍵技術(shù),，而且將帶動(dòng)我國(guó)深地勘探開發(fā)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈不斷進(jìn)步?！睂O金聲認(rèn)為,。
如今，深地塔科1井已鉆至萬(wàn)米,，這為中國(guó)石油帶來(lái)了哪些收獲與機(jī)遇,？
“我們集智攻關(guān)超深難鉆地層防斜打直等系列技術(shù)，有效解決了高硬度強(qiáng)研磨性地質(zhì)鉆井難題,，實(shí)現(xiàn)超深巖層‘打得動(dòng),、鉆得直’?！彼锬居吞锟碧绞聵I(yè)部副經(jīng)理張志表示,。
在鉆進(jìn)中，中國(guó)石油持續(xù)發(fā)力,，以地層磨礪技術(shù),，聯(lián)合多方力量共同研發(fā)了承重達(dá)1000噸的吊卡、抗拉強(qiáng)度達(dá)到942噸的鉆桿,、高強(qiáng)度密封取芯工具等百余項(xiàng)國(guó)內(nèi)頂尖裝備和技術(shù),，有力推動(dòng)了我國(guó)鉆采裝備產(chǎn)業(yè)鏈迭代升級(jí)。
“深地塔科1井推動(dòng)了鉆機(jī)提升系統(tǒng),、控制系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化鉆機(jī)萬(wàn)米級(jí)跨越的重大技術(shù)突破?！崩顏嗇x坦言,，鉆機(jī)在這口井的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)將為我國(guó)后續(xù)智能化鉆機(jī)的研發(fā)設(shè)計(jì)提供全新的優(yōu)化方向。
叩響萬(wàn)米深地之門,，或許可以打開一片新的油氣富礦,。
當(dāng)前,，我國(guó)待探明油氣資源的品位整體變差，油氣勘探的主戰(zhàn)場(chǎng)已聚集到萬(wàn)米深地,、千米深水,、非常規(guī)和老油氣田高效開發(fā)上。深地塔科1井所在的塔里木盆地,，是全球唯一以超深層資源為主的含油氣盆地。去年至今,，塔里木油田90%的新增儲(chǔ)量是從超深地層獲取的,。
塔里木油田勘探開發(fā)研究院總地質(zhì)師楊憲彰表示：“塔里木盆地油氣源頭隱藏得很深，目前還沒(méi)有一口井鉆到油氣源頭,。我們打萬(wàn)米深井的重要目的之一,，就是尋找‘油龍’的‘龍頭’。它可能潛在地下一萬(wàn)米,，也可能更深,。”
尋找“龍頭”,，是中國(guó)石油通向保障國(guó)家能源安全,、當(dāng)好能源保供“頂梁柱”的必由之路。
“萬(wàn)米深井的成功鉆探,，將助力我國(guó)實(shí)現(xiàn)從油氣大國(guó)向油氣強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變,，是我們石油人長(zhǎng)期以來(lái)的夢(mèng)想?！敝袊?guó)工程院院士,、中國(guó)石油大學(xué)（北京）教授李根生滿懷激動(dòng)。
萬(wàn)米以深,，還隱匿著眾多懸而未決,、困擾我國(guó)科學(xué)家多年的地質(zhì)謎題。
深地塔科1井的終點(diǎn),，劍指地球6億年前的古震旦系地層,。彼時(shí)，塔里木盆地還是一片汪洋,，亞歐板塊有哪些“鄰居”,？海洋當(dāng)中有哪些奇特的生物？生物大滅絕有多少不為人知的秘密,？
隨著深地塔科1井取芯工作的逐步開展,，我國(guó)科學(xué)家將由此獲取基礎(chǔ)地質(zhì)理論、地球化學(xué),、地球熱力學(xué)等的第一手資料,，探究中國(guó)大陸在地球演化過(guò)程中的奧秘,。
萬(wàn)米成烴機(jī)理、成藏理論,、傳說(shuō)中的“石油死亡線”存在與否等謎題,，也將隨著鉆進(jìn)深度的增加而浮出水面。
鉆頭向下,，深地塔科1井帶著百萬(wàn)石油人的期許與夢(mèng)想繼續(xù)向目的層進(jìn)發(fā),。遙遙萬(wàn)米之途，中國(guó)石油也深深烙下了矢志能源強(qiáng)國(guó),、為中國(guó)式現(xiàn)代化奮進(jìn)的印記,。
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http://epaper.cnpc.com.cn/zgsyb/2024-03/08/con-21066.html
（編輯 劉曉琳）
