从深空、深海到深地,我国又向前迈出了一大步取得了重大突破!就在2025年2月20日,我国首口万米深井“深地塔科1井”圆满完钻,最终井深达10910米,使得我国“向地球深部进军”的目标取得了实质性的进步。这一深度使深地塔科1井成为了仅次于苏联科拉SG-3号井的垂直深度全球第二的深井。
不仅如此,从2023年5月30日开钻到完钻,我国工程人员仅耗时大约21个月就完成了万米钻井任务,这创造了全球最快的万米深井钻井纪录。而全球首口万米深井“苏联科拉SG 3号井”,从1970年开钻到1989年,前后耗时19年才钻了12262米。不得不说,人类现在的钻井技术相较于上世纪,进步确实蛮大的。
深地塔科1井位于新疆阿克苏地区沙雅县境内的塔克拉玛干沙漠腹地,该钻探项目肩负科学探索和发现油气的双重任务。该任务不仅获得了我国首份地下万米的岩芯标本,还创造了全球首次在一万米的地下找到油气资源的记录。并且,科研人员根据地质样品和数据,还绘制出了亚洲第一份万米地质剖面图。总之,这一项目极大地推动了深地科学探索和深地油气勘探技术的发展。
事实上,为了开采深层油气资源,我国已经在塔里木盆地上打了300多口井深超8000米的油气井,其中部分井深超9000米。
全球有油气资源的国家有很多,然而能独立开展万米深井钻探的国家却屈指可数。在我国首口万里深井完钻前,全球已有多口深度超万米的深井。不过,深地塔科1井能成为目前全球钻井耗时时间最短的井,足以见得我国在超深井钻井技术方面处于全球领先水平。
那深地塔科1井具体是怎么钻出来的呢?
据了解,深地塔科1井钻井项目采用了我国自主研制的全球首台12000米自动化钻机进行钻探。该钻机由宝石机械自主研制,整体高度82米,相当于24层楼房那么高,最大载重连续提升能力达900吨。我国能如此快地完成万米深井的钻井任务,很大程度上得益于这一性能强大的自动化钻机的加持。
尽管有先进的技术和设备加持,工程人员在钻井过程中仍面临了不少挑战,从地表钻至10000米深处仅用时279天,而最后近1公里却耗时300多天才攻克。
钻井通常不是一根杆子钻到底,而是通过分段钻杆和钻杆连接技术实现的。钻杆通常由高强度中空合金钢制成,能够承受高温、高压和巨大的拉力。钻杆通常由每根长度约为9~12米的短钻杆通过螺纹连接而成。
以深地塔科1井为例,钻探时需要自上而下首尾连接1130多根168.3毫米的钻杆,这些钻杆连接起来仅自重就达到了惊人的350吨。
钻探时,钻杆会随着钻孔的深入逐步加长。每钻完一段深度,就会停止钻探,将新的钻杆连接到钻杆柱上,然后继续下钻。钻头在钻探过程中会磨损,因此还需要定期将钻杆柱从钻孔中取出,更换钻头后再重新下钻。
此外,钻探过程中还要使用高性能的钻井液来冷却润滑钻杆并将钻屑带出地面,并通过钻井液平衡地层压力、稳定井壁。钻井液就是钻井作业中的“血液”。
钻井作业的关键组成部分包括钻机、钻杆、钻具、固井设备、钻井液系统、井控系统、动力系统、测量与监控系统、自动化与智能化系统等。这些部分协同工作,确保钻井作业安全、高效地进行。在深地塔科1井这样的超深井钻探中,这些组成部分的性能和管理尤为重要。
这一过程听起来简单,但要完成万米钻探任务,需要面临极大的工程挑战,并且还需要先进的设备、材料和技术支持,以应对地下高温、高压等极端环境的挑战。