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3月20日，位于塔克拉瑪干沙漠腹地的深地塔科1井鉆探深度達10006米，正朝著11100米的目標井深挺進。這是我國在“深空、深海、深地、深藍”領域具有里程碑意義的重大突破。這不僅代表著我國自主突破了萬米級深井鉆探技術瓶頸，而且標志著我國鉆探能力及配套技術躋身國際先進水平。
入地一萬米 非入不可嗎
用時279個日夜，耗費29只鉆頭，使用1060余根鉆桿，鉆穿12套地層，深地塔科1井成功打通了一條縱貫地上與地下萬米的油氣通道。在萬頃流沙下，一座地下豐碑傲然崛起。
上天難，入地更難。1970年，我國發射的第一顆人造地球衛星——“東方紅一號”被長征一號運載火箭送入近地點441千米、遠地點2368千米的橢圓軌道。而從地下4700多米到10000米，中國石油工業走過了近60年。20世紀60年代，我國才鉆成第一口深井——4718.77米深的大慶油田松基6井。
萬米深地，如此之難，非入不可嗎？
“推進萬米深地科探工程不僅是我們加快實現高水平科技自立自強、打造超深油氣原創技術策源地的迫切需要，而且對探索地殼深部結構及大陸演化、發現油氣資源具有重要意義。”中國工程院院士孫金聲表示。
最新一輪資源評價結果顯示，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。深地塔科1井所在的塔里木盆地是我國最大的深地油氣富集區。數據顯示，目前塔里木油田日產油氣當量超10萬噸，6000米以深的產量已超油田總產量的“半壁江山”。一口超深氣井日配產可達百萬立方米，相當于數十口甚至上百口淺層氣井的產量。
向地球深部進軍，在更深更古老層系尋找油氣資源戰略接替區，已然成為中國石油保障國家能源安全的必由之路。
進軍地球深部 我們靠什么
鉆進設計深度超萬米的深地塔科1井，困難重重。自上而下要穿透13套地層，面臨超深、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“四超”“三高”“兩多”挑戰。
中國工程院院士趙文智說：“萬米鉆探最大的特點就是未知，有未知就有風險。這就像進入無人區，你不知道下一步會遇到什么樣的地質或工程風險，這是最具挑戰性的領域之一。”
面對惡劣的井況，在如此深的地下，這口井能不能打得成、打得好？
集團公司集結各方精兵強將，答好“向深地進軍”這道題，攻克了超高鉆臺大載荷提升系統、智能控制一體化平臺集成技術等相關的關鍵技術難題，成功研制全球首臺具有自主知識產權的12000米特深井自動化鉆機。
“與普通鉆機相比，這臺鉆機載重提升能力由三四百噸提高到900噸，可輕松吊起2架滿載的波音747-8客機，有效解決了1200多節上下相連的鉆桿與其他鉆具帶來的高負荷難題。”寶石機械一級工程師李亞輝說。
會戰35年來，塔里木油田積累了豐富的超深井鉆探經驗。特別是2023年，累計鉆成72口8000米級超深井，超深油氣產量占油田總產量的58%。無論是超深井數量還是產量，塔里木油田均居全國首位。塔里木油田企業首席專家、深地塔科1井井長王春生說：“近年來，我們在超深層領域不斷探索，配套形成了鉆機裝備、鉆井工具等超深鉆完井工藝技術體系，為我國萬米井的鉆探積累了豐富的實踐經驗。”
在此基礎上，塔里木油田和承鉆該井的西部鉆探等單位抽調精銳，設立萬米科探井工作專班，組建9支技術支撐組，從地質、工程等方面靶向攻關超硬耐研磨材料等前沿技術和儲備技術，為成功突破深地極限提供了有力保障。
攻克世界級難題 探地本領有多大
萬米深層存在著各種不確定性，這是最大的挑戰。不同巖性對工程影響截然不同，往往剛鉆透硬如金剛石的硅質巖，下一米就會鉆遇柔似橡皮糖的膏巖層。
塔里木油田勘探開發研究院風險勘探研究部臺盆區風險勘探研究項目經理孫崇浩表示：“如若地質預測有誤差，工程上一點后手都沒有，很容易增大井下風險。”
為了擦亮探視地下的“眼睛”，塔里木油田結合井下地球物理參數，應用地層精細化描述、VSP井中地震采集等技術，逐層對地層巖性開展預測分析，精細標定并刻畫巖層的“音容笑貌”。“目前的實鉆情況和我們之前的地質預測基本吻合，可以對地質風險實現提前預警提示。”孫崇浩說。
在看不見、摸不著的超深層，地質模型就如同鉆井的“領航員”，工程技術則要保障地質目標的實現。
塔里木油田為每套層系、每個井段，都“量身定做”了相應鉆井工具組合和工程技術對策，“一段一策”地優化調整鉆井參數。此外，還研發和應用了承重1000噸的吊卡、抗拉強度達到942噸的鉆桿等近200項國內頂尖裝備和技術，有力支撐了向萬米深層鉆探。
在地質理論和工程技術的支撐下，深地塔科1井不僅在井斜、井徑、測井等關鍵質量指標方面均達到100%的合格率，還在二開、三開固井下套管作業期間，創下我國大尺寸套管下入最深、套管下入噸位最大、大尺寸井眼國產儀器測井最深等多項紀錄，使用的材料、裝備國產化率達90%。
行百里者半九十 如何鉆透“最后一公里”
深地塔科1井于2023年5月30日開鉆，從0米到8000米，共耗費了14只鉆頭，而從8000米至10000米，耗費鉆頭的總量超過前8000米。
鉆頭消耗量劇增的背后，是鉆井難度的指數級遞增。“高處不勝寒”，挑戰才剛剛開始。
當前的井下溫度已超過190攝氏度，鉆井工具所承受的壓力更是高達140多兆帕，金屬材料、橡膠材料、電子元器件能否經受住萬米之下的考驗，仍有待檢驗。
手握“金剛鉆”，才能攬“瓷器活”。“在鉆頭切削齒選型等方面，我們持續迭代升級兼備攻擊性、抗沖擊、抗研磨的新型混合布齒鉆頭，為萬米深地鉆探做好充足準備。”塔里木油田油氣工程研究院院長、黨委副書記馮少波表示。
鉆井液是鉆井工程的“血液”，但目前耐溫等級最高的鉆井液在高溫和地應力等因素的多重作用下，不僅密度會降低，還會對井下鉆井工具造成腐蝕傷害。針對萬米深地的超高溫，塔里木油田牽頭研發抗溫220攝氏度水基鉆井液體系，實現超高溫環境下，鉆井液流變性、挾砂能力等各項指標保持穩定不變。“這是我們國產鉆井‘血液’首次挑戰萬米深層，成功通過萬米超深嚴苛工況環境的實踐檢驗。”塔里木油田勘探事業部鉆井液企業高級專家尹達表示。
每一次鉆頭的下潛，都是在探秘未知領域；每一米進尺，都是挑戰“勘探禁區”。在向地下萬米的征程中，塔里木油田正加快推進高水平科技自立自強，打好關鍵核心技術攻堅戰，打造更多“大國重器”，不斷刷新“中國深度”。（記者 受吉相 王成凱 余果林）
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