日前,我国首口超万米科学探测井——深地塔科1井在新疆塔里木盆地顺利完钻,钻探深度达10,910米,成为亚洲第一、世界第二深的垂直井,创造了全球陆地钻井突破万米“最快”、亚洲陆地取岩芯“最深”等多项工程纪录。
习近平总书记指出,“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。”
这口深井由地面一台20多层楼高、红白相间的钻机进行钻探,井下则由1130多根钻杆组成“地底珠峰”,成功钻穿12套地层,打通了一条通往地球深部的“万米通道”。
经过近600个日夜的奋战,深地塔科1井首次在全球陆地万米深度发现了油气显示,这不仅是中国“深度”的重大突破,也是深地科学研究和超深层油气勘探领域的里程碑。
一、超深层钻探的三大难题
1. 复杂的地层岩性变化
深地塔科1井穿越了12套不同岩性和压力系统的地层,构造极其复杂,井眼极易发生垮塌、卡钻、井漏等事故。每一次地层变化都需要更换钻头、调整钻井液,近地表层的钻头日进尺可达600米,但在万米深处却不到30米,且磨损速度极快。
2. 井下超高温超高压
随着深度增加,温度和压力急剧上升,井下最高温度达到220°C,最大压力高达145兆帕,相当于指甲盖大小的面积承受1.4吨的重量。常规钻井工具很难适应这种极端环境,极易损坏或失效。
3. 超重钻杆与大扭矩挑战
超过350吨的钻杆自上而下连接,最细的钻杆在高温高压条件下如同面条般柔软,存在极高的断裂风险。在万米深处,地表钻杆旋转10圈,井下的钻头可能只转1圈,对钻杆的抗扭性和抗拉性要求极高。
二、科技创新破解世界级难题
1.三维物探技术,让深层地质“看得见”
利用三维地震波成像技术,实现对万米地层的高清成像,确保钻前预警和钻中预测,并通过厘米级精准测井对地质情况进行实时监测,误差不到1%。
2.12000米自动化钻机,让深层地质“够得着”
中国石油自主研发了全球首台12000米自动化钻机,最大起重能力达900吨,突破了传统钻机无法满足的技术瓶颈。
3.高强度取岩芯工具,让深地岩芯“采得出”
研发出耐240°C高温的取芯工具和高效破岩钻头,成功从10,910米深处取得了12.64米岩芯,为研究地球深部结构提供了重要实物样本。
三、能源战略与科学意义
1.保障国家能源安全
全球新增油气储量的60%来自深层地层。我国深层和超深层油气资源储量达到671亿吨油当量,占全国资源总量的34%,是未来油气勘探的重要方向。
2.破解地球深部奥秘
深地塔科1井钻探出的岩石样本为研究地球演化、气候变化等提供了宝贵的实物资料,绘制出了亚洲第一份万米地质剖面图。
3.推动产业链创新升级
深地塔科1井带动了国内高端钻头、套管和自动化钻机等关键设备的自主研发,打破了国际垄断,实现了万米深地钻探核心技术的国产化突破。
四、迈向“地球深度”新纪元
深地塔科1井不仅是中国向地球深部挺进的重大科技突破,更标志着我国已初步构建起自主可控的万米钻探核心技术体系。未来,随着更多深地探索的展开,中国将在全球能源安全与地球科学研究中发挥更加重要的作用。