當前,這一領域最硬核的“大國工程”,便是中國首口超萬米科探井——深地塔科1井。它被譽為中國深地探測的“珠峰工程”,如同一艘駛向地心的“探索飛船”,承載著中華民族向地球深部進發(fā)的雄心與智慧。
深地塔科1井位于新疆阿克蘇地區(qū)沙雅縣境內(nèi),于2023年5月30日開鉆,2025年1月5日完鉆,以10910米的垂深成為亞洲第一、世界第二超深井,并創(chuàng)造了全球和亞洲五大工程紀錄,首次實現(xiàn)了陸地萬米以深油氣顯示和巖心提取。
該井自上而下完整鉆穿了塔里木盆地13個地層,鉆頭最終抵達5億年前的古老巖石。自開鉆以來,地質(zhì)人員分批次對不同深度的巖石進行采樣,并對樣品的地質(zhì)特征完成了刻畫描述,據(jù)此繪制出我國首份萬米深層地質(zhì)剖面圖,為研究塔里木盆地演化與油氣成藏提供珍貴原始資料。
為何要鉆地萬米?
打出萬米深井,絕非為了“破紀錄”,其背后更關乎國家能源安全、科技進步與深地探索的戰(zhàn)略需求。深地塔科1井正是科學探索與油氣勘探相結合的一項關鍵工程。
隨著我國淺層油氣資源日益減少,向深地進軍已成為保障能源安全的必然選擇。當前,國內(nèi)油氣勘探正加速向“兩深一非一老”(深地、深水、非常規(guī)、老油氣田)領域拓展。超深層鉆探正是降低油氣對外依存度的重要路徑。
我國陸上深層超深層油氣勘探開發(fā)潛力巨大,塔里木盆地深層超深層油氣探明儲量達到了37億噸。深地塔科1井在萬米以深成功發(fā)現(xiàn)油氣顯示,證實了塔里木萬米深層具備油氣成藏條件,從而開辟了一個全新的勘探領域。
萬米深井如同一根“地心探針”,直插地殼深處,為科學家研究地球演化、地心生物圈、地質(zhì)災害預警等提供了前所未有的窗口。
這不僅是一口井,更是一項關乎國家未來發(fā)展和人類科學探索的戰(zhàn)略性工程。它與“神舟上天”“蛟龍入海”一樣,是中國邁向科技強國的重要標志。
中國利器如何鉆透“煉獄淬火”?
“登月,30萬公里,1969年實現(xiàn);入地,30公里,至今遙不可及。”中國工程院院士李寧借助形象的對比表達入地之難。
地下萬米深處,超210攝氏度的高溫足以讓食用油沸騰,145兆帕超高壓遠超馬里亞納海溝最深處壓力,井下最重達665噸的鉆井工具相當于鉆機要吊起超100頭成年非洲象的重量……
塔里木盆地超深井對標全球13項工程難度指標,高溫高壓、高含硫、礫石厚度、鹽層厚度與套損、鹽水壓力系數(shù)等7項難度指標位居世界第一。這些極端的地下條件給萬米深井鉆探帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。
向地下鉆探至萬米,是一道充滿未知與挑戰(zhàn)的深坎。隨著深度增加,巖性愈發(fā)復雜,溫度與壓力急劇上升,每一步都面臨世界級技術難題。
第一重坎:復雜多變的地層巖性。9000米以下,燧石與石膏地層交替出現(xiàn)。每次巖性變化,都需更換適配鉆頭、調(diào)整鉆井液配方。僅四開鉆進階段,就使用了16支鉆頭。
第二重坎:極端高溫高壓。9300米后,井底溫度超過180℃,萬米以下高達190℃,遠超多數(shù)鉆具和材料的極限。井下傳感器面臨失效風險,如同人在行走中突然失明,極易引發(fā)事故。
第三重坎:超長鉆具帶來的作業(yè)風險。 萬米鉆具載荷巨大,在狹窄井眼中高負荷運轉。地表鉆具轉動十圈,地下鉆頭可能轉不了一圈,大量能量消耗于鉆具蠕變,劇烈振動更易導致鉆具斷裂。
面對超深、超高溫、超高壓及復雜巖性等多重挑戰(zhàn),鉆探團隊迎難而上,通過現(xiàn)場科研與云端協(xié)同相結合,形成了一套高效科學的現(xiàn)代化管理體系:現(xiàn)場搭建一線實驗室,將巖樣核磁分析系統(tǒng)、氣相色譜儀等尖端設備前移至井場一線,為鉆井作業(yè)提供實時科學數(shù)據(jù)支撐。同時,依托智能化支持系統(tǒng),維保團隊24小時駐守保障設備運行,井下數(shù)據(jù)實時傳輸至北京,專家“云上”集結,協(xié)力為安全鉆進提供支持。
挑戰(zhàn)萬米深井,更“逼”出一大批技術創(chuàng)新和裝備升級。為應對超深、超高溫、超高壓的極端工況,一系列關鍵技術與自主研發(fā)裝備相繼突破:包括全球首臺12000米特深井自動化鉆機,成為深鉆的“動力引擎”;可承受8萬個大氣壓的高效破巖鉆頭和適應高難地層的鉆具;承重1000噸的超高強度吊卡;抗拉強度達942噸的大尺寸高壁厚鉆桿;耐受超高溫高壓的鉆井液體系;支撐萬米井壁的最高鋼級套管;以及全球首套熱軋無縫鋼管在線控制冷卻系統(tǒng)等核心裝備。
這些“科技利器”共同構成了破解“地獄模式”鉆探難題的“獨門秘籍”,標志著我國在深地探測領域已實現(xiàn)高水平科技自立自強。
后“萬米時代”有哪些發(fā)展機遇?
油氣是支撐我國工業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟社會繁榮穩(wěn)定的“壓艙石”。作為國家能源資源戰(zhàn)略保障基地,新疆七十年來持續(xù)推進石油勘探開發(fā)技術迭代升級,鉆井深度也已突破傳統(tǒng)地質(zhì)理論中的油氣“死亡線”。
深地塔科1井創(chuàng)全球和亞洲五大工程紀錄,攻關并研制出十大技術利器,形成了一套自主可控的萬米深井核心技術體系,這不僅是中國深地科技的里程碑,更是新疆從“資源大區(qū)”邁向“能源強區(qū)”的戰(zhàn)略轉折點。
通過科技創(chuàng)新,新疆正從“能源倉庫”轉型為“技術策源地”,在保障國家能源安全的同時,為全球深地開發(fā)貢獻中國智慧;通過技術突破,新疆有望將地下萬米的資源優(yōu)勢轉化為經(jīng)濟動能,重塑全球能源版圖。
值得一提的是,通過深地塔科1井,全球首次在萬米以深取出巖芯,發(fā)現(xiàn)油氣顯示,找到生成油氣母體——烴源巖。這為我國油氣勘探發(fā)現(xiàn)打開一扇新窗口,拓展出一片新陣地,對保障我國能源安全具有重要意義。
當前,超深層油氣勘探開發(fā)技術已成為全球油氣領域競爭的前沿。隨著我國中淺層油氣資源勘探開發(fā)進入中后期,向地球深部挺進已成為保障國家能源安全重大戰(zhàn)略任務,是端穩(wěn)端牢能源飯碗的重大戰(zhàn)略選擇。能否掌握這一領域的關鍵核心技術,實現(xiàn)高水平科技自立自強,對保障我國能源安全意義重大。
深地塔科1井的成功完鉆,表明我國萬米深地鉆探系列技術利器成功經(jīng)受超深、超高溫、超高壓、超高應力和復雜壓力系統(tǒng)等極端工況考驗,鍛造出可與“萬米深潛”“嫦娥探月”比肩的“國之重器”。這標志著我國已全面掌握萬米深地鉆探技術,在我國鉆探工程史上具有里程碑意義,是我國繼“深空”“深海”之后在“深地”領域取得的又一重大突破。
在認識深地、探索深地、勘探深地的道路上,新疆石油人的新征程,已經(jīng)啟航。
