2 月 20 日,中国石油宣布,我国首口超万米科学探索井 —— 深地塔科 1 井在地下 10910 米胜利完钻,成为亚洲第一、世界第二垂深井。该井创造了全球陆上钻井突破万米 “最快”、亚洲陆上取岩芯 “最深”、全球尾管固井 “最深” 等多项工程纪录,标志着我国在深地领域实现重大突破,在深地科学研究和超深层油气勘探领域具有里程碑意义。
深地塔科 1 井位于新疆塔里木盆地,这里油气大多蕴藏在 6000 米以下,8000 米以下油气地质资源总量超过 90 亿吨油当量,占全国超深层资源量的 50% 以上。该井于 2023 年 5 月 30 日正式开钻,设计钻探深度 11,100 米 ,是中国石油在塔里木油田实施 “深地工程” 探测的重大工程。
深地塔科 1 井的钻探成功,是我国深地 “井工程” 全链条基础理论和关键核心技术取得的跨越式提升,它成功钻取我国首份地下万米岩芯标本,全球首次在陆地万米深层发现油气显示,丰富完善了万米深层油气地质认识。科研人员根据岩芯、岩屑以及测录井等地质样品和数据,绘制出亚洲第一份万米地质剖面图,为深地科学探索和油气勘探提供了一手实物资料。
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万米科探井是全球油气勘探领域的一项超级工程,其钻探难度超乎想象。在万米之下,钻杆柔软得像面条,常规钻工具、传感器失效,地层硬度 “爆表”,入井载荷高达 665 吨。并且,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,常年干旱少雨、风沙弥漫,夏季最高温度达 50 多摄氏度,冬季最低近零下 30 摄氏度,地下情况复杂,井下工况苛刻,对工艺技术提出极大挑战,井特别深带来的超重载荷,也对装备工具提出极限要求。
面对这些世界级难题和极限挑战,中国石油联合集团内外企业、科研机构以及高等院校共计数万人开展集智攻关,研发了一系列关键技术:
自主研发自动化钻机:全球陆上首台 12,000 米自动化钻机,载重 900 多吨、高达 24 层楼,钻井深度可达 12000 米,大大降低了钻井工人的劳动强度,提升能力达 900 吨,可轻松吊起 2 列动车组。研发特殊钻井液:抗 220 摄氏度水基钻井液,满足了高温高压环境下的钻探需求。创新取岩芯工具:首创耐 240 摄氏度高强度取岩芯工具、高效破岩取岩芯钻头等,成功获取万米特深层全尺寸连续岩心实物,确保了岩芯的完整性和取芯效率,其珍贵程度堪比 “月壤”。构建地质工程一体化设计技术:搭建了万米井下与地面的 “能量纽带”,创新形成高强度钻杆及安全管控技术,可将破岩能量安全高效传至万米深层。多领域技术协同:物探用地震波对万米地层进行高清晰 “成像”,将万米误差率控制在 0.15%;钻井克服极硬地层防斜打快等世界级难题,仅用 279 天就突破万米大关;取心自研工具获取万米特深层全尺寸连续岩心实物;测井采用电、声、核、磁等尖端手段,将钻过的所有地层实现厘米级精准标定,刷新世界陆上最深直井测井纪录 。
深地塔科 1 井先后遭遇断钻具、井底垮塌、钻具疲劳、严重井漏等诸多复杂情况,从地表到万米用时 279 天,从万米到最后 910 米却耗时 300 多天。但在这批 “国之重器” 的支撑下,中国石油成功处置了多次井下复杂情况,连续钻穿 12 套不同岩性和压力层系的地层,最终与 5 亿多年前的岩石相遇,奠定了中国石油在万米深地工程技术领域的国际领先地位。
深地钻探旨在探索地球演化、生命起源、气候变迁、灾害防治及资源利用。深地塔科 1 井的成功,证明万米深钻系列技术利器经受住了超深、超高温、超高压、超高应力、复杂压力系统等极端工况考验,锻造出比肩 “万米深潜”“嫦娥探月” 的 “国之重器”,标志着我国掌握了万米深地钻探技术。这不仅展现了我国在深地勘探领域的强大实力,为未来能源探索和科学研究提供了宝贵的一手资料,也为我国在全球深地油气勘探领域赢得了更多话语权和主动权,意义重大。