中國深度 從深地塔科1井開鉆看中國深地探索的前因后果

　　盛夏時節(jié)，塔克拉瑪干沙漠沙雅縣境內(nèi)，深地塔科1井正穩(wěn)步向地下萬米鉆進。截至6月13日，這口萬米科探井已開鉆半個月，進尺達2080米，表征良好。

　　探地萬米，叩問地宮，中國石油的這次深地探索意味著什么？面對可能的“九九八十一難”，中國石油是否做好充足準備？而萬米之下，是秘境還是險境？

　　為何要挺進深地？

　　上天、下海、入地，是人類探索自然的三大壯舉。

　　黨的十八大以來，習近平總書記發(fā)出了向地球深部進軍的號召，并作出“能源的飯碗必須端在自己手里”等一系列重要指示批示。

　　“登月，30萬公里，1969年實現(xiàn)；入地，30公里，至今遙不可及。”中國工程院院士李寧借助形象的對比表達入地之難。

　　作為入地的重要手段之一，超深鉆井被稱為深入地球內(nèi)部的“望遠鏡”?，F(xiàn)在已知地球平均半徑為6371公里，人類探索到的垂直深度僅有12.262公里，也就是蘇聯(lián)科拉SG-3井的深度。這意味著，人類花費300年時間僅向地心前進了0.19%。如果將地球比喻為雞蛋，那么現(xiàn)在連雞蛋殼都沒鉆破。

　　深地，究竟有何吸引力？

　　1864年出版的科幻小說《地心游記》，描寫了一個有著大海、蘑菇森林和遠古巨獸的地下世界。

　　深地，潛藏著這顆藍色星球的無窮奧秘，以及人類對未知領域的強烈好奇。開展深地探測、創(chuàng)新深地科學理論、發(fā)展深地探測技術、解釋地球深部奧秘，成為解決人類面臨的能源資源和生存空間基本問題的重要路徑。

　　我國也在積極探索。2016年國務院印發(fā)的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出，發(fā)展深海、深地、深空、深藍等領域的戰(zhàn)略高技術。作為踐行國家深地規(guī)劃的重要實踐，“深地塔科1井肩負著科學探索與油氣發(fā)現(xiàn)兩大任務。這口井取得突破后，對于保障國家能源安全具有重大戰(zhàn)略意義，對于搶占科技制高點具有重大實踐意義，對于擴大油氣資源規(guī)模具有重大現(xiàn)實意義。”塔里木油田油氣工程研究院院長馮少波表示。

　　“富煤貧油少氣”是我國能源發(fā)展面臨的現(xiàn)狀。在新能源大規(guī)模應用之前，化石能源仍是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要資源。

　　數(shù)據(jù)顯示，世界新增油氣儲量的60%來自深部地層，我國83%的深地油氣仍有待探明開發(fā)。我國深層超深層油氣資源占全國油氣資源總量的34%，其中陸上主要集中在塔里木、準噶爾、四川、柴達木四個大型含油氣盆地，勘探前景十分廣闊。

　　“如果我們能在地下1萬米或者更深的地方有新突破，對于緩解我國油氣資源短缺的局面、落實戰(zhàn)略資源接替有重要意義。”中國巖石力學與工程學會理事、深層巖石力學與石油工程專委會副主任路保平表示。

　　何以向地萬米？

　　人類向地下探索的嘗試，始于一個水坑、一眼鹽井；在向下掘進中，不斷揭開地表以下的“秘密”。

　　放眼現(xiàn)代石油工業(yè)，從21.7米深的美國德雷克井到約120米深的中國苗栗1井，人類在油氣領域不斷實現(xiàn)地層的深度跨越。

　　視線回到我國。回望我國陸上深層油氣探索史，最早可追溯到20世紀60年代，中國第一口深井——4718.77米深的大慶油田松基6井。2000年以來，隨著鉆井技術快速發(fā)展，鉆井深度紀錄不斷被刷新。2019年，塔里木油田輪探1井完鉆，垂直深度首次超越珠穆朗瑪峰的海拔高度；2023年，塔里木油田果勒3C井完鉆，深度達到9396米，刷新亞洲最深水平井紀錄。

　　從地下4700多米到9000米，中國石油工業(yè)走過了65年；從9000米到1萬米，還需要多長時間？

　　時間的長短取決于決心與行動。“我們的目標就是要鉆穿寒武系，揭開震旦系。”承鉆深地塔科1井的西部鉆探120001隊平臺經(jīng)理林楠曾參與輪探1井的鉆井作業(yè)，對此次作業(yè)充滿信心。

　　深地塔科1井設計鉆完井周期457天，這將創(chuàng)造全球萬米深井鉆探用時最短紀錄。在我國邁向深地的征程上，深地鉆井從“一口井打兩個春節(jié)”，到現(xiàn)在“一年能打兩口井”，迎來歷史性的加速。

　　時間的長短更取決于技術與實力。地質理論創(chuàng)新指引尋油找氣的方向。深地塔科1井位于被稱為“死亡之海”的塔克拉瑪干沙漠。這里的油氣藏埋深普遍在6000米至1萬米，地質條件復雜、油藏類型多樣，是世界公認的“勘探禁區(qū)”。

　　“塔里木盆地作為超深古老地層，走滑斷裂控制復雜縫洞儲層發(fā)育和油氣成藏，以往傳統(tǒng)的圈閉找油、背斜理論等不再適用了。”塔里木油田勘探開發(fā)研究院副院長、總地質師楊憲彰指出，隨著對該地區(qū)地質認識的不斷加深，塔里木油田創(chuàng)造性地建立了獨具特色的“準層狀”油氣成藏模式和沿大型走滑斷裂破碎帶富集油氣的“斷溶體”油氣成藏模式，解放了一批超深層“圈閉”，萬米以深潛力巨大。

　　大國重器的加持保障向深向難挺進。寶石機械公司創(chuàng)新研發(fā)具有完全自主知識產(chǎn)權的全球首臺1.2萬米特深井自動化鉆機，鉆機性能與自動化程度較普通鉆機實現(xiàn)大幅提升，確保萬米級深井打成、打快、打好。

　　在這臺鉆機上，配套有6000馬力絞車，可連續(xù)提升最大鉤載達900噸，承載起萬米深層鉆具的“千鈞之重”。另外，寶石機械還相繼攻克智能控制一體化平臺集成技術等一批關鍵核心技術。“僅司鉆一個人就能實現(xiàn)對整臺鉆機的全程操控。”鉆機主設計師、寶石機械一級工程師李亞輝表示。

　　工程材料國產(chǎn)化突破創(chuàng)造攻堅萬米的條件。高溫、高壓是超深井鉆探過程中不可避免的共性難題。尤其是達到一定深度后，每向下1米，難度都有可能倍增。中國石油在抗200攝氏度以上高溫175兆帕高壓工具儀器、240攝氏度以上井筒工作液等瓶頸技術領域開展持續(xù)攻關，不斷突破工程技術的“深度極限”。

　　“塔里木的超深層探索之路幾經(jīng)波折，但總體來說，隨著國家科技實力的提升，塔里木的超深層前景光明、未來可期。”中國工程院院士羅平亞說。

　　萬米以深有何“洞天”？

　　1970年，蘇聯(lián)在靠近北極圈的科拉半島開始鉆進科拉SG-3井。根據(jù)記載，鉆進過程中不僅發(fā)現(xiàn)了水，而且在鉆至9000米至1.2萬米的過程中，發(fā)現(xiàn)巖芯里的黃金含量達到了4克/噸的品位。

　　萬米以深，究竟還有何“寶藏”？深地塔科1井也許會給我們更多的答案。

　　曾經(jīng)，有世界油氣勘探開發(fā)專家認為，在8000米以深的高溫高壓環(huán)境中，埋藏數(shù)億年的液態(tài)烴（即輕質石油）早就燒干了。塔里木油田富滿10億噸級大油氣田的發(fā)現(xiàn)和一批超深探井的接連告捷，將原油成藏“死亡線”變成增儲上產(chǎn)的“生命線”，更加堅定了石油工作者對萬米深地油氣勘探的信心。

　　甚至，有可能解決基礎理論問題。“當井打到了1.5萬米、2萬米或垂深更深，有可能回答‘可否無機成烴’這個懸而未決的重大科學問題。”李寧認為。

　　通過對深地進行取芯分析，可以揭示大陸地殼的物質組成與結構，探索地球深部流體系統(tǒng)、地熱結構，并解決地球演化的一系列重大基礎科學問題，是地球科學發(fā)展不可缺少的重要基礎。

　　萬米以深探尋資源“寶藏”，萬米以深磨礪自身能力。“我們要勇?lián)姑?，讓塔里木油田成為超深油氣勘探開發(fā)的主戰(zhàn)場、主力軍。”中國工程院院士孫龍德表示，同時還要強化攻關，爭做超深油氣勘探開發(fā)技術進步的引領者。

　　萬米鉆探是“磨刀石”，不只是挑戰(zhàn)地下未知的困難，更是對自我的超越。塔里木盆地在深地攻堅的過程中要闖過鹽膏層、高陡構造、高溫高壓、酸性氣層等一系列難關。多層次復雜井身結構設計難、復雜工況下井筒完整性保障難，對鉆機裝備及管材、儀器、鉆具等井下工具儀器都提出了新的更高要求。中國科學院院士高德利表示：“這就是深層鉆井中工程技術利器需要攻關的方向。下一步，希望能在井下工具、高溫高壓測控、新型管材等方面有所突破，為油田高效勘探作出新貢獻。”

　　萬米超深井鉆井是一項系統(tǒng)性工程，代表著一個國家的鉆井最高水平，更是綜合國力的集中體現(xiàn)。以萬米超深井為契機，孵化建立復雜井高端材料裝備的研發(fā)、制造與產(chǎn)業(yè)化基地，使我國掌握超深復雜油氣藏鉆完井理論、工藝和裝備的完整技術體系，培養(yǎng)一批專業(yè)化、跨學科人才隊伍，打造油氣資源勘探開發(fā)（陸上）原創(chuàng)技術策源地，擦亮中國石油地質科學、工程技術、裝備制造等上游業(yè)務全鏈條頂尖高端人才和萬米超深層勘探的高端品牌。

　　“深地塔科1井的開鉆，將推動我國超深特深層鉆完井技術實現(xiàn)跨越式發(fā)展，奠定中國石油在萬米深地油氣工程技術領域的國際領先地位。”中國工程院院士孫金聲表示。

　　“萬米時代”的大幕已然拉開。深耕深地，著眼未來，中國石油加快實現(xiàn)高水平科技自立自強，在突破萬米“崇山”間搶抓先機、破浪前行，“領跑”世界深地科研領域，將保障國家能源安全提升到新高度，為全面建設社會主義現(xiàn)代化國家、全面推進中華民族偉大復興貢獻石油力量。

請掃描二維碼了解更多背后的故事。