入地一萬米

這是3月2日在新疆塔克拉瑪幹沙漠拍攝的深地塔科1井（無人機照片）。新華社記者李響攝

1萬米，如果像馬拉松選手那樣奔跑，最快26分24秒可以跑到；如果是普通人步行，則需要3小時左右；我國石油工業從鑽探地下4700米“深探”到1萬米，經歷了近60年實踐，直到2024年3月4日才實現。

這一天，在“死亡之海”塔克拉瑪幹沙漠腹地，一項新紀錄誕生——中國石油塔裏木油田部署的深地塔科1井，突破萬米大關。至此，中國新疆鑽出世界陸上第二、亞洲第一垂深井。

這是我國在深空、深海、深地、深藍領域的戰略高技術部署中，又一具有里程碑意義的重大突破。它不僅代表著我國自主攻克了萬米級特深井鑽探技術瓶頸，更標誌著我國鑽探能力及配套技術躋身國際先進水準。

地下一萬米，非入不可嗎？

上天、下海、入地，是人類探索自然的三大壯舉。

然而上天難，入地更難。

人類對地球內部的直接觀測十分有限。目前，大多是通過地球物理學等間接方法獲得推測，而科學鑽探是獲取地球深部物質和了解地球內部資訊最直接、最有效、最可靠的方法。

回望我國陸上深層油氣探索史，最早可追溯到二十世紀60年代，1966年，在大慶油田鑽成第一口深井——4718.77米深的松基6井；1976年在四川武勝鑽成第一口超深井——6011米深的女基井。

國際上，一般將4500米至6000米深的井定義為深井，6000米以深的井定義為超深井。

進入21世紀，鑽井技術快速發展，鑽探深度紀錄不斷刷新。2019年，塔裏木油田輪探1井完鑽，垂直深度達8882米。

然而，在深邃的“地宮”尋油找氣，難度比肩“嫦娥”探月、“蛟龍”下海。

既然如此難，為何還要在人跡罕至的塔克拉瑪幹沙漠去打一口萬米超深井呢？

“萬米深地科探工程是加快實現高水準科技自立自強、打造超深油氣原創技術策源地的迫切需要。”中國工程院院士孫金聲表示，深地塔科1井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。

當前，超深層油氣勘探開發技術是各國在油氣領域角逐的高端技術。能否掌握這一領域的關鍵核心技術，實現高水準科技自立自強，對保障我國能源安全意義重大。

孫金聲認為，萬米深井鑽探，不僅可以加快打造萬米超深層油氣資源鑽探關鍵技術，還將帶動我國深地勘探開發整個産業鏈迭代升級。

我國深層、超深層油氣資源達671億噸油當量，佔全國油氣資源總量的34%。深地塔科1井所處的塔裏木盆地，是我國最大深地油氣富集區。

目前，塔裏木油田日産油氣當量超10萬噸，6000米以深的産量已佔總産量的58%。

雖然超深井鑽井投入大，但在塔裏木盆地，一口超深油氣井日産油氣當量最高可達1000余噸，相當於數十口甚至上百口淺層氣井産量。向地球深部進軍，在更深更古老地層係尋找資源戰略接替區，已成為中國石油保障能源安全的必由之路。

進軍地球深部，靠什麼？

迄今為止，人類探索地球最大垂直深度為12262米，也就是蘇聯科拉SG-3井的深度。這口井前後鑽探耗時23年，其中艱難不言而喻。

設計深度超萬米的深地塔科1井同樣困難重重，自上而下要穿透13套地層係，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、多種複雜岩性等“四超”“三高”“兩多”挑戰。

中國工程院院士趙文智表示：“萬米鑽探最大一個特點就是未知性，有未知性就充滿風險，就像進入無人區一樣，你不知道下一步會遇到什麼樣的地質或工程風險。”

挑戰萬米超深層，這口井能不能打得成、打得好？中國石油自主答好“向深地進軍”這道難題，攻克了超高鑽臺大載荷提升系統、智慧控制一體化平臺整合技術等關鍵技術難題，研製出全球首臺12000米特深井自動化鑽機，具有100%自主智慧財産權，入選2023年度央企十大國之重器。製造這臺鑽機的中國石油寶雞石油機械有限責任公司一級工程師李亞輝説：“與普通鑽機相比，這臺鑽機載重提升能力強得多，達到900噸，有效解決了1200多節上下相連的鑽桿與其他鑽具帶來的高負荷難題。”

部署深地塔科1井的中國石油塔裏木油田具有豐富的超深井鑽探經驗。截至目前，塔裏木油田鑽出超8000米深的井已達140余口，僅2023年就鑽成72口超8000米深的井。塔裏木油田超深井數量、産量均位列全國首位。

中國石油塔裏木油田企業首席專家、深地塔科1井井長王春生説：“通過多年超深層探索實踐，配套形成了鑽機裝備、鑽工具、鑽井液、下套管固井、超深井取芯等超深鑽完井工藝技術體系，為我國萬米井鑽探積累了豐富經驗。”

征戰“死亡之海”萬米深地，不僅需要“大國重器”，還需要超凡的毅力和勇氣。深地塔科1井矗立在茫茫沙海，這裡常年受風沙侵擾，夏季高溫難耐、冬季寒風刺骨。

“深地塔科1井凝聚著幾代石油人心血，一經開鑽就受到全世界關注。”中國石油集團西部鑽探工程有限公司巴州分公司120001鑽井隊平臺經理林楠表示，每一位參與和實施深地塔科1井鑽井工程的石油人，都無上光榮，將不負使命、不負韶華，在塔裏木盆地打出“大國深度”。

攻克世界級難題，本領有多大？

塔裏木盆地鑽完井綜合難度全球罕見。“對標全球13項工程難度指標，這裡的高溫高壓、礫石厚度等7項指標屬於世界級難題，其他難度指標也名列前茅。”孫金聲説。

曾經，塔裏木盆地是一片汪洋大海。地質運動中，歷經三次大的伸展擠壓和旋回，並多次疊加變形後，曾經的滄海變成了沙海，被世界第二大流動沙漠塔克拉瑪幹沙漠覆蓋。

拿石油專家的話來説，塔裏木盆地就像是一摞盤子打碎後又被踹了幾腳，地質構造毫無規律可循，和全球各大超深油氣田截然不同。

地質不清，鑽井就像“盲人摸象”。

塔裏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：“若地質預測有誤，工程上沒有任何後補餘地，很容易引起井下風險。”

為擦亮探視地下的“眼睛”，塔裏木油田結合井下地球物理參數，應用地層精細化描述、井中地震採集等技術，逐層對地層岩性開展攻關性預測分析，精細標定並刻畫岩層的“相貌”。

“目前，實鑽情況和地質預測基本吻合，有效應對了可能出現的地質風險。”孫崇浩説。

在看不見、摸不著的超深層，地質模型就如同鑽井的“領航員”。反過來，工程技術則要保障地質目標實現。但從地表精準鑽至萬米之下目標點位，鑽探工程難度極大。

此外，連接鑽頭和鑽機的是近1200根鋼制鑽桿，僅重量就達到400余噸。還要將2500多根套管一段一段分別送入地下，套管重量之和就超過2000噸。

為此，塔裏木油田為每套地層層係、每個井段，都“量身定做”了相應鑽工具組合和工程技術對策，“一段一策”優化調整鑽井參數。同時，還研發和應用了承重1000噸的吊卡、抗拉強度達到942噸的鑽桿等近200項國內頂尖裝備和技術，鑽井材料和裝備國産化率達90%，有力支撐了萬米超深井鑽探。

“攻關超深難鑽地層防斜打直等系列技術，有效解決了高硬度、強研磨性地質鑽井難題，實現超深岩層‘打得動、鑽得直’；攻關長裸眼、大尺寸、大噸位下套管等系列技術，實現下套管固井作業‘下得穩、固得住’。”塔裏木油田勘探事業部副經理張志説。

在地質理論和工程技術支撐下，深地塔科1井不僅在井斜、井徑、測井等關鍵品質指標方面均達到100%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、大尺寸井眼國産儀器測井最深等多項紀錄。

最後一公里，準備好了嗎？

深地塔科1井于2023年5月30日開鑽，從地面到8000米，共耗費了14隻鑽頭；而從8000米至10000米，耗費鑽頭的總量和前8000米相當，單只鑽頭的平均工作不過150米，就會磨損非常嚴重。

鑽頭消耗量劇增的背後，是鑽井難度的指數遞增。鑽至萬米後，地層溫度超過200℃，地層壓力超過130兆帕。如此高溫高壓作業環境，如同一輛重型卡車行駛在兩根細鋼絲繩上。

就在深地塔科1井距離萬米井深還剩最後23米時，複雜地層與極端工況挑戰疊加，加之超高噸位、超大扭矩的鑽具在狹小的空間中高負荷運轉，井下突然遭遇工程複雜，鑽具在超重負荷下疲勞失效，重達290噸、8400多米長的鑽具斷落井中。

類似的井下工程複雜，塔裏木油田並不是第一次遇見，然而在接近萬米的深地斷落超長超大噸位鑽具，複雜處置程度在油田乃至我國還尚屬首次。經多輪次分析論證，石油人第一時間研判井下複雜情況，採取卡瓦打撈筒打撈、反扣母錐換魚頭、對扣打撈等一系列措施，終於接通了鑽桿。

然而，鑽具水眼憋堵、卡鑽等複雜情況接踵而來，石油人多輪次上下活動鑽具，使用震擊器反覆震擊管柱，快速憋壓、泄壓……連續4天晝夜不停的高難作業，先後60次震擊解卡，終於成功處置了井下複雜情況，繼續向著萬米進發。

專家預測，鑽至11100米，井底溫度近220℃，一般設備和儀器內的電子元器件、橡膠等可能損壞失效。

萬米之下，繼續向地球深部挺進，每向下多“攀登”1米，鑽探難度都會成倍增加。

如此之難，“最後一公里”該怎麼打？

俗話説，“沒有金剛鑽，別攬瓷器活”。我國自主研發了高效破岩人造金剛石鑽頭，這些鑽頭在井場上擺成兩排，已有29隻立下赫赫戰功。“從鑽頭切削齒選型、布齒優化設計、表面處理工藝等方面入手，我國持續迭代升級兼備攻擊性、抗衝擊、抗研磨的新型混合布齒鑽頭，已為萬米深地繼續鑽進做好了充足準備。”塔裏木油田油氣工程研究院院長馮少波表示。

鑽井液是鑽井工程的“血液”。針對萬米深地超高溫難題，塔裏木油田打破國外技術壟斷，牽頭研發出抗溫220℃水基鑽井液體系，在超高溫環境下，鑽井液流變性、攜砂能力等各項指標仍保持穩定不變。

當前，新一代車載核磁現場岩芯實驗等兩項萬米測井新技術獲得突破，國産萬米測井裝備也在塔裏木油田滿深11井試驗成功，創多項國産裝備作業紀錄。

目前，萬米之下鑽井所需設備、工具、儀器等大都準備到位。其中，抗溫超230℃電子多點測斜儀、萬米之下取岩芯工具等裝備，已完成生産研發並在多口井成功試驗，性能和強度滿足萬米鑽探作業需求。

每一次鑽頭下潛，都是探秘未知領域，每一米進尺，都是挑戰“勘探禁區”。

在深地塔科1井鑽進征程中，塔裏木油田正加快推進高水準科技自立自強，打好關鍵核心技術攻堅戰，打造更多“大國重器”，刷新更多“中國深度”。