挑戰深地極限

敢上九天攬月，敢下五洋捉鱉。

“嫦娥”探月，邁出了人類太空探索史上的一大步；“蛟龍”下海，我國具備了將人員載至全球99%海洋深處進行作業的能力。

中國人在追夢的旅程中，不斷拓展著探索天地宇宙奧秘的疆域。今天，我國繼“深空”“深?！敝?，在“深地”領域取得了又一重大進展。

2月20日，中國首口超萬米科探井——中國石油深地塔科1井勝利完鉆新聞發布會在京召開，宣布深地塔科1井在地下10910米完鉆，首次發布萬米以深發現油氣顯示，首次發布我國萬米以下取得的巖心標本，首次發布以全球最快速度突破萬米的系列技術創新成果。

為什么向萬米深地進軍？面對著怎樣的挑戰？挺進地球深部靠什么？萬米鉆探經歷了怎樣的歷程？……新聞發布會上，有關深地塔科1井的秘密被一一公開。

起點：為了國家的需要

縱觀歷史，人類向地下探索的嘗試，始于一個水坑、一口水井。近百萬年的向下掘進，難度在增加，但探索的腳步從未停止。

1938年，美國鉆成了世界第一口深井，井深4573米；1993年，前蘇聯SG-3井完鉆，井深12262米；1994年，德國KTB井完鉆，井深9101米……

挺進深地，我國雖起步較晚，但同樣是“明知山有虎，偏向虎山行”。1966年，在大慶油田鉆成第一口深井——4718.77米深的松基6井；1976年，在四川武勝鉆成第一口超深井——6011米深的女基井；1977年，我國第一口井深超過7000米的超深井——關基井完鉆……

時至今日，深地領域已成為各國爭奪的科技制高點。在2016年全國科技創新大會上，習近平總書記強調，“向地球深部進軍是我們必須解決的戰略科技問題”。

向深地進軍是地球科學發展的必然趨勢，是實施國家能源和科技戰略的必然要求，更是我國未來油氣發展的必由之路。

我國石油工業承擔著保障國家能源安全的重任，但面對的是“缺油少氣”的先天資源稟賦，而且資源條件好的油氣盆地在經歷半個多世紀的開發后，大部分區域勘探程度已進入中高階段。

例如，松遼盆地、渤海灣陸上、鄂爾多斯盆地的資源探明率分別達到70%、53%和50%。這意味著，我國在中淺層發現大型資源富集油氣田的機會越來越渺茫。而我國深層、超深層油氣資源達671億噸油當量，占全國油氣資源總量的34%。

“深層、超深層已成為我國油氣資源增儲上產的主陣地。向地球深部挺進是保障我國能源安全的重大戰略任務，是端穩端牢能源飯碗的重大戰略選擇?！敝袊こ淘涸菏繉O金聲指出。

作為國有重要骨干企業和國內最大油氣生產供應企業，中國石油始終以“為國找油、為民族爭氣”為己任，穩固國內油氣資源生產自給的壓艙石。在更深、更古老層系尋找資源戰略接替區，成為中國石油保障國家能源安全、當好能源保供“頂梁柱”的必然選擇。

截至目前，中國石油國內探區超8000米以深領域剩余資源174億噸油當量，在塔里木盆地庫車山前、準噶爾盆地南緣、四川盆地川中古隆起北斜坡等深層區域已發現一個10億噸級大油田和3個萬億立方米大氣區。

其中，塔里木盆地是我國面積最大的含油氣盆地，埋深在6000～10000米的石油和天然氣資源分別占其總量的83.2%和63.9%。中國石油在塔里木盆地大力實施“深地工程”，累計成功鉆探了140多口深度超8000米的深井。2024年，塔里木油田產自6000米以深的油氣產量當量突破2000萬噸，位居全國首位。

“塔里木盆地油氣源頭隱藏得很深。我們在富滿油田發現了10億噸級油氣區，但還沒有一口井鉆到油氣源頭。它可能潛在地下1萬米，可能更深?！彼锬居吞锟碧介_發研究院總地質師楊憲彰介紹說。

深入貫徹落實習近平總書記關于“向地球深部進軍”“能源的飯碗必須端在自己手里”、勇當“能源保供頂梁柱”等重要指示批示精神，加速完善超深油氣地質理論和超深勘探開發技術，尋找油氣的“龍頭”，2021年9月，中國石油召開科技與信息化創新大會，部署了“萬米超深層科學探索”重大科技工程。

“經過反復論證，我們認為塔里木盆地的輪南—古城超深層和四川盆地的川西北超深層油氣資源潛力很大，分別部署實施了深地塔科1井和深地川科1井?！敝袊透笨偛眉嬗蜌庑履茉垂緢绦卸?、黨委書記何江川說，“我們要通過實施萬米深地科探工程，推動超深層工程技術裝備迭代升級，實現高水平科技自立自強，打造油氣資源勘探開發原創技術策源地，占領勘探理論技術至高點?！?/p>

前路：挑戰前所未有

浩瀚九重天，高處不勝寒。

上天、下海、入地，是人類探索自然的三大壯舉。

然而，上天難，入地更難。中國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300年時間僅向地心前進了0.19%。如果將地球比作一個雞蛋，那么目前的探測還只停留在雞蛋殼層面。

深地塔科1井承載著科學探索、發現油氣兩大使命，設計井深1.1萬米。它究竟有多深？

地球上最高的山脈——珠穆朗瑪峰，雪面高程8848.86米。現已知海洋最深處——馬里亞納海溝，最深處約1.1萬米。雖然深地塔科1井的深度放到整個地球結構中，不過是地球直徑的0.1%，但于人類而言，鉆至地下萬米，難于上青天。

迄今為止，人類探索地球最大垂直深度是前蘇聯SG-3井的深度——12262米。這口井前后鉆探耗時23年，其中艱難程度不言而喻。縱使如今的技術水平已與前蘇聯時期不可同日而語，深地塔科1井依然面對著前所未有的挑戰。

這種挑戰首先來自地面。

塔里木盆地雖得天獨厚，蘊藏著豐富的油氣資源，但地表大部分被有“死亡之海”之稱的塔克拉瑪干沙漠覆蓋。

深地塔科1井地處塔克拉瑪干沙漠腹地，常年干旱少雨、風沙彌漫。夏季最高溫度達五十多攝氏度，冬季最低近零下三十攝氏度。沙塵暴幾乎天天來襲。石油工人們戴著安全帽與護目鏡，仍是灰頭灰臉，少不了吃沙土。自然環境惡劣，作業環境艱苦，對人的精神和體能是極大考驗。

這種挑戰更來自地下。

作為大型復合疊合盆地，疊加多期構造運動，塔里木盆地的油氣藏經歷多次運移調整，像一個摔碎的盤子又被踢了幾腳，普遍存在超深、超高溫、超高壓等勘探開發難題。

“高溫高壓下，幾千米深處的鉆桿就像煮熟的面條一樣柔軟。地下超過200攝氏度的高溫，一般設備和儀器內的電子元器件、橡膠件等就會損壞失效?！彼锬居吞锟碧绞聵I部經理段永賢直言。

地面地下雙重挑戰疊加，塔里木盆地被世界公認為勘探“禁區”。曾經，老一輩石油人五上塔里木，幾番鎩羽而歸。

“深地塔科1井的鉆探地點選擇在地質演化過程中生烴強度大、儲集能力強的位置，難以完全規避縫洞、斷裂發育帶和壓力系統復雜層段?！敝袊透笨偣こ處?，中油技服執行董事、黨委書記楊立強指出。

深地塔科1井自上而下穿透12套地層，掘至地下萬米深，要防斜打直，確保井眼軌跡始終瞄準“靶心”，精準入靶。這相當于站在10米之外穿針，猶如在茫茫夜色中，由珠穆朗瑪峰的峰頂向山麓精準投籃。其間還面臨著超深、超高溫、超高壓、超長裸眼段，高應力、高研磨、高鹽，多套壓力體系、多種復雜巖性等挑戰，極易發生井眼垮塌、卡鉆、惡性井漏等井下事故。

由于井特別深，形成了超重載荷，對裝備工具提出了極限要求。常規鉆井工具、材料、元器件難以適應如此苛刻的工況環境，極易造成工具損壞或材料失效。

例如，井筒自上而下首尾連接1130多根鉆桿，自重超過350噸，導致鉆頭沖擊損傷嚴重。最細的鉆桿僅有杯口大小，在深地最高溫度220攝氏度、最高壓力145兆帕的環境下，10千米長的鉆桿在井筒內極易發生斷裂。再例如，作業過程中，下套管時最大噸位達665噸，相當于把130多輛約5噸重的小轎車同時壓在鉆井設備上，常規鉆機的提升能力根本滿足不了這種鉆探要求。

未知更為可怕?！叭f米鉆探最大一個特點就是未知性。有未知性就充滿風險，就像進入無人區一樣，你不知道下一步會遇到什么樣的地質或工程風險?！敝袊こ淘涸菏口w文智表示。

信心：經驗+裝備+隊伍

難，是深地鉆井的一大共識。

深地塔科1井能不能打得成、打得好？

能！

信心來自多年探索深層、超深層油氣資源累積的經驗。

作為我國深地油氣勘探開發的主戰場，塔里木油田多年來不斷挑戰超深、高溫、高壓、高含硫油氣勘探開發技術難題，持續鍛造“深地工程”核心技術。

2020年，塔里木油田成功鉆探8882米深的輪探1井，成為當時的亞洲陸上第一深井。2023年3月，再次成功鉆探9396米深的亞洲最深水平井果勒3C井。由此，油氣勘探深度邁向了9000米級超深層，具備了向萬米特深層進軍的條件。

“通過多年超深層探索實踐，我們配套形成了鉆機裝備、鉆工具、鉆井液、下套管固井、超深井取心等超深鉆完井工藝技術體系，為我國萬米井鉆探積累了豐富的經驗?！彼锬居吞锲髽I首席專家、深地塔科1井井長王春生說。

底氣來自自主研發的一系列最強裝備。

深地塔科1井的司鉆房，是西部鉆探120001鉆井隊司鉆何建濤戰斗了數百個日夜的地方。在這里，他曾穩穩地操作著手柄，將一根根鉆桿送入地層。

何建濤操作的是寶石機械研發制造的全球首臺12000米自動化鉆機。它能夠完成管柱全流程自動化處理，而且與普通鉆機相比，載重提升能力由三四百噸提高到最大900噸，相當于能同時吊起150頭6噸重的成年大象，可以有效解決萬米鉆井的高負荷難題。

“前期我們通過不斷的優化，讓這個設備達到了最好的狀態，完全能夠滿足打到萬米。”寶石機械鉆機分公司副經理杜淵說。

為保障萬米級特深井打成、打快、打好，中國石油攻關研發了智能控制一體化平臺、鉆井自主決策工控系統、超高重載井架底座等一批關鍵核心技術裝備，為萬米深地工程科學探索研究提供了裝備和技術保障。

希望來自集結而成的超強隊伍。

向萬米進軍絕非哪一家的獨角戲。中國石油黨組加強組織領導，充分發揮整體優勢，集結地質、物探、鉆完井等多專業多學科專家人才開展集智攻關。塔里木油田、中油技服、寶石機械、勘探開發研究院、工程材料研究院等單位共同組建了萬米深井攻堅團隊。

塔里木油田集合精銳力量組成9個技術保障小組，聚焦萬米級特深井鉆探關鍵高溫、高壓等技術瓶頸，重點開展鉆完井工具、測、試、錄及固井等全井筒技術難題論證。

“我們發揮全球最完整的油服產業鏈優勢，旗下西部鉆探、工程技術研究院、中油測井、川慶鉆探、東方物探、海洋工程6家企業全程參與施工作業，以高質量支撐保障，助力成功突破萬米鉆探關鍵技術。”楊立強介紹說。

西部鉆探集中力量辦大事，廣發英雄帖，集結具有9000米鉆深能力的深井隊，并且通過層層選拔，抽調各隊的技能高手47名，組建成了120001深地鉆探隊。以超常規大手筆打造的深地鉆探隊伍，有力保障了深地塔科1井的安全生產。

東方物探由高級技術專家掛帥，抽調處理解釋骨干人員形成技術攻關團隊，充分發揮處理解釋一體化攻關優勢，在深地塔科1井鉆進過程中依托三維物探技術，實現鉆前預警、鉆中預測，為工具儀器準備、工藝技術優化提供了強力支撐。

中油測井首席專家張炳軍帶領團隊進行深地塔科1井的測井技術研發和現場支撐工作，先后攻克了超大容量滾筒、超長電纜通訊、超高耐溫承壓和大井眼環境校正等關鍵技術，研發形成了強動力拖撬系統、230攝氏度180兆帕系列測井儀器和數據精細處理技術，填補了萬米深井國產測井裝備的空白。

…… ……

來自幾十家單位、數萬名前后方的工作人員，承載著幾代石油人的夢想，既感到無比激動和自豪，也深知使命光榮、重任在肩。“作為石油隊伍的一員，現場就是戰場。我們就是要奮戰在一線，保質保量完成任務。”120001隊平臺經理林楠說。

正是帶著這樣的決心，在皚皚天山腳下，茫茫大漠之中，他們寒暑不輟、日夜兼程，有條件要上，沒有條件創造條件也要上，凝聚起了鉆頭向萬米深地挺進的強大合力。

功成：挺進深地無人區

“我宣布深地塔科1井開鉆！”

2023年5月30日，隨著中國石油集團黨組成員張道偉一聲響亮的開鉆令下達，現場掌聲雷動，鳴笛開鉆……

千年前，詩人王維用詩句“大漠孤煙直，長河落日圓”定格了壯闊雄奇的大漠景象。千年后，探索進取的中國石油人問地萬米，在茫茫黃沙中矗立起約20層樓高的鋼鐵塔架，定格下了另一幅壯麗的大漠奇景，記錄下了從0到10910米的奮斗歷程。

王春生是集深地塔科1井集現場技術總負責、生產組織總指揮于一身的靈魂人物。針對上部地層這條相對熟悉的路，他部署了用20%的時間速戰速決；對于陌生的下部底層，則部署了80%的時間打持久戰、啃硬骨頭。

盡管上部地層的技術挑戰不大，也打過不少8000多米深的井，王春生從深地塔科1井打第一米開始就定了很多堪稱苛刻的標準。他深知，基礎不牢，地動山搖。上部地層不僅要打得快，而且要打得好。

因為技術標準高、工作要求高、工作強度高，在深地塔科1井，所有人的身體和精神壓力都非常大。于是，很多人一上井就瘦了，休假時又胖了，回到井上又瘦了。胖胖瘦瘦，來回循環。

在深地塔科1井式“三高”的推進下，鉆井一路高歌猛進——開鉆4日，進尺深度來到1000米，最高日進尺達567米；開鉆58天，鉆探深度過半；鉆進209天，突破9000米。

然而，一深帶萬難。超過9000米的特深井鉆探是油氣工程技術瓶頸最多、挑戰最大的領域。9000米之后，深地塔科1井的鉆進速度大大慢了下來。

鉆至9600米后，深地塔科1井正式進入“無人區”，在亞洲乃至世界都找不到經驗可借鑒。由于現有技術無法精準預測地層壓力、巖石力學變化特性，鉆頭前進變得舉步維艱，更換的頻率相比于之前高了很多。

超過180攝氏度的井底溫度，突破了大部分鉆具以及入井材料的溫壓極限，常規井下傳感器開始失效。井下鉆具的長度與載荷前所未有，超高噸位、超大扭矩的鉆具在極小空間中高負荷運轉，難度不亞于一輛卡車在兩條鋼絲上行進。

此后每鉆進一米都是在摸著石頭過河，井漏、溢流、易斜等風險如懸頂之劍。卡鉆、憋堵、惡性井漏等復雜情況輪番而至。

2024年2月17日，在距離1萬米只剩23米時，忽然二層平臺上傳來一聲巨響，大鉤如脫韁的野馬朝反方向迅速彈起，頓時地動山搖，就像地震了一樣。

經查，鉆桿在井中發生了斷裂，290多噸的下部鉆具在狹窄的井眼中進行了長達8米的自由落體，垂直砸向了井底。縱觀國內，沒有出現過如此深度事故復雜的案例。在場所有人的心情都降至了冰點，因為稍有不慎，數萬人近300天的努力可能就要付諸東流。

隨后的時間里，現場團隊先后打撈鉆桿6次，均告失敗。技術人員使用震擊器反復震擊管柱，快速憋壓、泄壓……經過連續15個晝夜的作業，先后60次震擊解卡，現場團隊終于成功處置了井下復雜情況。

2024年3月4日下午2點48分，深地塔科1井成功突破1萬米大關，創造了世界最快鉆達萬米垂深鉆井紀錄。但更換鉆頭重返萬米時，9626～9662米井段地層嚴重垮塌，從9230米側鉆后又發生了井漏，直至9月20日才重新抵達了1萬米。

萬米之后，深地塔科1井更是每一步都可能遭遇陷阱。每鉆進10厘米，工程師就需要進行一次研判分析，綜合分析返出的巖屑形狀、巖屑量、元素成分，時時評估監測鉆井狀況。

一次次命懸一線，一次次力挽狂瀾，鉆至10910米后，深地塔科1井取出了沉睡超5.4億年的寒武紀巖層樣本，實現了科學探索和發現油氣兩項目標。

考慮到繼續向下鉆將面臨更多的風險和難題，而科學探索所需的重要資料已經取得，中國石油在邀請行業內知名專家、院士進行反復論證，履行相關程序后，決定在10910米完鉆。

由此，深地塔科1井的萬米征途畫上了勝利的句點。但是，“深地塔科1井只是我們萬米深地探索的第一步，深地油氣勘探和科學探索工作將長期進行下去。”何江川指出。

后續計劃已經提上日程——

按照油氣勘探開發的基本程序進行試油、壓裂改造，力爭獲取工業油氣流；充分應用深地塔科1井的鉆探成果，深化超深層沉積儲層、油氣生成和運移、油氣富集規律等方面的認識；繼續攻關萬米深層地震勘探、測井技術等關鍵技術，為下一步更深領域的鉆探做好技術準備……

責任編輯：石杏茹