叩問地宮 循跡萬米

古人用浪漫的想象力編織出嫦娥奔月、蛟龍出海、鯤鵬展翅等承載美好期待的神話傳說。今天，摩天大樓拔地而起，跨海大橋飛架海面，動車高鐵穿山越嶺……一個個“超級工程”厚積薄發(fā)，一項項“大國重器”閃耀世界。國之重器，是護國利器，更是國之底氣。從本期開始，“科技眼”欄目開啟“大國重器系列”，介紹我們國家這些閃耀世界的“大國重器”。

上天、下海、問地，是人類探索自然的三大壯舉。

2024年3月4日14點48分48秒，中國深地探索迎來發(fā)展新紀元——中國石油深地塔科1井鉆探深度突破10000米大關(guān)，刷新亞洲最深直井紀錄，成為我國第一口鉆探深度達萬米的井。

塔科1井位于新疆阿克蘇地區(qū)沙雅縣境內(nèi)，是中國石油公司在塔里木盆地實施的重大專項“深地工程”，該井在2023年5月30日開鉆，承擔(dān)著科學(xué)探索和油氣資源勘查雙重使命。

[何以向地萬米深]

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(lǐng)域不斷實現(xiàn)地層的深度跨越。

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10000米，需要多長時間？

深地塔科1井位于被稱為“死亡之?！钡乃死敻缮衬?。這里的油氣藏埋深普遍在6000米至10000米，地質(zhì)條件復(fù)雜、油藏類型多樣，是世界公認的“勘探禁區(qū)”。

隨著對該地區(qū)地質(zhì)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(zhǔn)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”，萬米以下潛力巨大。

1970年，蘇聯(lián)在靠近北極圈的科拉半島開始鉆科拉SG-3井。根據(jù)記載，在鉆地過程中不僅發(fā)現(xiàn)了水，而且在鉆至9000米至12226萬米的過程中，發(fā)現(xiàn)巖芯里的黃金含量達到了4克/噸的品位。

垂直向下鉆探10000米，這是一個了不起的成績！深地塔科1井不但是我國最深井，也已經(jīng)是亞洲最深井，這個深度已經(jīng)接近世界海洋最深處的馬里亞納海溝（最深處為11034米）了，而該井的鉆探目標(biāo)是11100米，所以其最終深度是要超過馬里亞納海溝的深度。

深地塔科1井深度突破10000米，是我國在超深層油氣勘探領(lǐng)域取得的一項重大突破，展示了我國在復(fù)雜地質(zhì)條件下鉆探技術(shù)的強大實力，也為我國超深層油氣勘探領(lǐng)域的發(fā)展樹立了標(biāo)桿，將在超深層油氣勘探和開發(fā)領(lǐng)域提供較大的助力。

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。在深地塔科1井的鉆探過程中，我們遇到了什么困難，又發(fā)現(xiàn)了什么呢？

[突破萬米的三重坎][]

279個日夜，29顆鉆頭，1060多根鉆桿，12套地層，石油勘探工人爬坡過坎，成功打通了一條縱貫地上與地下的萬米通道。鉆地過程中，井斜、井徑、固井等關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)均100%合格，同時創(chuàng)下我國大尺寸套管下入最深和噸位最大、大尺寸井眼國產(chǎn)儀器測井最深等多項紀錄，在我國鉆探工程史上具有里程碑式重大意義。

令人矚目的成績背后潛藏著多項世界級難題。

復(fù)雜的地層巖性變化是第一重坎。9000米之后，間斷發(fā)育的燧石地層與石膏地層交替出現(xiàn)，而每一次地層巖性的變化，都代表著需要更換與之相適應(yīng)的鉆頭、調(diào)整鉆井液的各項配比。據(jù)統(tǒng)計，開鉆以來，該井就使用了16支鉆頭。

高溫高壓是突破萬米的第二重坎。在鉆到9300米后，井底溫度已然超過180攝氏度，并在萬米之下達到190攝氏度，超過了大部分鉆具以及入井材料的溫壓極限。而井下傳感器有可能因此失效，一旦失效，就像人正在走路時瞬間失去視力，引發(fā)一系列風(fēng)險。

超重超長的鉆具帶來第三重坎。行至萬米，井下鉆具的長度與載荷都前所未有。萬米下的井壁就如同蟻穴。超高噸位、超大扭矩的鉆具在狹小的空間中高負荷運轉(zhuǎn)，鉆具在地表轉(zhuǎn)10圈，地下的鉆頭可能轉(zhuǎn)不了1圈，其中有9圈都是被鉆具的蠕變消耗掉了。劇烈的井下震動，增加了鉆具斷裂的風(fēng)險。

[“死亡之?！鄙系摹吧畹剀妶F”][][]

位于被稱為“死亡之海”的塔克拉瑪干沙漠上的“深地軍團”是一個集大成者。他們擁有許多一線實驗室。在深地塔科1井現(xiàn)場，眾多實驗室實現(xiàn)前移，巖樣核磁分析集成系統(tǒng)、氣相色譜儀、連續(xù)輕烴錄井儀等這些尖端實驗設(shè)備紛紛“駐扎”井場，為深地塔科1井的鉆進提供第一時間的科學(xué)解釋資料。

“深地軍團”擁有智慧的“大腦”。鉆臺之下，一支15人的維保團隊24小時駐扎待命，全力守護鉆機與各項設(shè)備的安全平穩(wěn)運行。3000千米之外，346項井下數(shù)據(jù)借助中油技服EISC平臺實時傳輸至北京，關(guān)鍵時刻專家“云上”集結(jié)，最多半小時即完成視頻會商、方案制定、指令監(jiān)控執(zhí)行，為安全快速鉆進提供遠程智力支持。

“深地軍團”擁有頂尖的裝備技術(shù)。早在深地塔科1井開鉆前，中國石油就研發(fā)出全球首臺12000米特深井自動化鉆機、抗200攝氏度以上高溫175兆帕高壓工具儀器以及井筒工作液等一系列深地鉆探利器，為突破前所未有的深度極限提供有力的工程技術(shù)保障。

為應(yīng)對前所未有的地層挑戰(zhàn)，“深地軍團”產(chǎn)研結(jié)合，聯(lián)合多方力量共同研發(fā)了承重1000噸的吊卡、抗拉強度達到942噸的鉆桿、高強度密封取芯工具等200余項國內(nèi)頂尖裝備和技術(shù)，有力推動了鉆采裝備產(chǎn)業(yè)鏈迭代升級。

來自中國石油油氣勘探開發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈的硬核支撐，讓深地塔科1井的萬米之途不再孤單，讓隨之而來的一系列科學(xué)探索底氣十足。

[萬米深處有乾坤][][]

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。從2023年至今，塔里木油田90%的新增儲量都是從超深地層獲取。塔里木盆地油氣源頭隱藏得很深，目前還沒有一口井鉆到油氣源頭。我們打萬米深井的重要目的之一，就是要尋找“油龍”的“龍頭”，它可能潛在地下10000米，也可能更深。萬米之下，同樣還隱匿著眾多懸而未決、困擾我國科學(xué)家多年的地質(zhì)謎題。

鉆穿萬米，洞察萬米，取芯萬米，這是深地勘探的三部曲。突破萬米是新的開始，中國石油將開展萬米物理測井、萬米取芯等一系列科學(xué)探索工作。

此次進入萬米地層，猶如穿越5億年邂逅滄海桑田，來自古老地層的巖石碎屑，在顯微鏡下可以顯現(xiàn)萬米深層演化的地質(zhì)信息以及油氣生成運移的蛛絲馬跡，為科研人員更深入了解塔里木盆地沉積演化特征、為科學(xué)探索和油氣勘探提供第一手資料，從而為進一步開展深地探測、創(chuàng)新深地科學(xué)理論、發(fā)展深地探測技術(shù)、解釋地球深部奧秘奠定基礎(chǔ)。

每一米深入探索，都是一次科技與創(chuàng)新的融合；每一次攻關(guān)，都是“國之大者”的使命擔(dān)當(dāng)。深地探索不僅是對科技的挑戰(zhàn)，也是對人類智慧的挑戰(zhàn)，它需要我們不斷探索、不斷創(chuàng)新、不斷超越。只有這樣，我們才能在深地探索的道路上走得更遠。