叩問(wèn)地宮 循跡萬(wàn)米

古人用浪漫的想象力編織出嫦娥奔月、蛟龍出海、鯤鵬展翅等承載美好期待的神話(huà)傳說(shuō)。今天，摩天大樓拔地而起，跨海大橋飛架海面，動(dòng)車(chē)高鐵穿山越嶺……一個(gè)個(gè)“超級(jí)工程”厚積薄發(fā)，一項(xiàng)項(xiàng)“大國(guó)重器”閃耀世界。國(guó)之重器，是護(hù)國(guó)利器，更是國(guó)之底氣。從本期開(kāi)始，“科技眼”欄目開(kāi)啟“大國(guó)重器系列”，介紹我們國(guó)家這些閃耀世界的“大國(guó)重器”。

上天、下海、問(wèn)地，是人類(lèi)探索自然的三大壯舉。

2024年3月4日14點(diǎn)48分48秒，中國(guó)深地探索迎來(lái)發(fā)展新紀(jì)元——中國(guó)石油深地塔科1井鉆探深度突破10000米大關(guān)，刷新亞洲最深直井紀(jì)錄，成為我國(guó)第一口鉆探深度達(dá)萬(wàn)米的井。

塔科1井位于新疆阿克蘇地區(qū)沙雅縣境內(nèi)，是中國(guó)石油公司在塔里木盆地實(shí)施的重大專(zhuān)項(xiàng)“深地工程”，該井在2023年5月30日開(kāi)鉆，承擔(dān)著科學(xué)探索和油氣資源勘查雙重使命。

[何以向地萬(wàn)米深]

人類(lèi)向地下探索的嘗試，始于一個(gè)水坑、一眼鹽井；在向下掘進(jìn)中，不斷揭開(kāi)地表以下的“秘密”。放眼現(xiàn)代石油工業(yè)，從21.7米深的美國(guó)德雷克井到約120米深的中國(guó)苗栗1井，人類(lèi)在油氣領(lǐng)域不斷實(shí)現(xiàn)地層的深度跨越。

從地下4700多米到9000米，中國(guó)石油工業(yè)走過(guò)了65年；從9000米到10000米，需要多長(zhǎng)時(shí)間？

深地塔科1井位于被稱(chēng)為“死亡之海”的塔克拉瑪干沙漠。這里的油氣藏埋深普遍在6000米至10000米，地質(zhì)條件復(fù)雜、油藏類(lèi)型多樣，是世界公認(rèn)的“勘探禁區(qū)”。

隨著對(duì)該地區(qū)地質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷加深，塔里木油田創(chuàng)造性地建立了獨(dú)具特色的“準(zhǔn)層狀”油氣成藏模式和沿大型走滑斷裂破碎帶富集油氣的“斷溶體”油氣成藏模式，解放了一批超深層“圈閉”，萬(wàn)米以下潛力巨大。

1970年，蘇聯(lián)在靠近北極圈的科拉半島開(kāi)始鉆科拉SG-3井。根據(jù)記載，在鉆地過(guò)程中不僅發(fā)現(xiàn)了水，而且在鉆至9000米至12226萬(wàn)米的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)巖芯里的黃金含量達(dá)到了4克/噸的品位。

垂直向下鉆探10000米，這是一個(gè)了不起的成績(jī)！深地塔科1井不但是我國(guó)最深井，也已經(jīng)是亞洲最深井，這個(gè)深度已經(jīng)接近世界海洋最深處的馬里亞納海溝（最深處為11034米）了，而該井的鉆探目標(biāo)是11100米，所以其最終深度是要超過(guò)馬里亞納海溝的深度。

深地塔科1井深度突破10000米，是我國(guó)在超深層油氣勘探領(lǐng)域取得的一項(xiàng)重大突破，展示了我國(guó)在復(fù)雜地質(zhì)條件下鉆探技術(shù)的強(qiáng)大實(shí)力，也為我國(guó)超深層油氣勘探領(lǐng)域的發(fā)展樹(shù)立了標(biāo)桿，將在超深層油氣勘探和開(kāi)發(fā)領(lǐng)域提供較大的助力。

萬(wàn)米鉆探是“磨刀石”，不只是挑戰(zhàn)地下未知的困難，更是對(duì)自我的超越。在深地塔科1井的鉆探過(guò)程中，我們遇到了什么困難，又發(fā)現(xiàn)了什么呢？

[突破萬(wàn)米的三重坎][]

279個(gè)日夜，29顆鉆頭，1060多根鉆桿，12套地層，石油勘探工人爬坡過(guò)坎，成功打通了一條縱貫地上與地下的萬(wàn)米通道。鉆地過(guò)程中，井斜、井徑、固井等關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)均100%合格，同時(shí)創(chuàng)下我國(guó)大尺寸套管下入最深和噸位最大、大尺寸井眼國(guó)產(chǎn)儀器測(cè)井最深等多項(xiàng)紀(jì)錄，在我國(guó)鉆探工程史上具有里程碑式重大意義。

令人矚目的成績(jī)背后潛藏著多項(xiàng)世界級(jí)難題。

復(fù)雜的地層巖性變化是第一重坎。9000米之后，間斷發(fā)育的燧石地層與石膏地層交替出現(xiàn)，而每一次地層巖性的變化，都代表著需要更換與之相適應(yīng)的鉆頭、調(diào)整鉆井液的各項(xiàng)配比。據(jù)統(tǒng)計(jì)，開(kāi)鉆以來(lái)，該井就使用了16支鉆頭。

高溫高壓是突破萬(wàn)米的第二重坎。在鉆到9300米后，井底溫度已然超過(guò)180攝氏度，并在萬(wàn)米之下達(dá)到190攝氏度，超過(guò)了大部分鉆具以及入井材料的溫壓極限。而井下傳感器有可能因此失效，一旦失效，就像人正在走路時(shí)瞬間失去視力，引發(fā)一系列風(fēng)險(xiǎn)。

超重超長(zhǎng)的鉆具帶來(lái)第三重坎。行至萬(wàn)米，井下鉆具的長(zhǎng)度與載荷都前所未有。萬(wàn)米下的井壁就如同蟻穴。超高噸位、超大扭矩的鉆具在狹小的空間中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，鉆具在地表轉(zhuǎn)10圈，地下的鉆頭可能轉(zhuǎn)不了1圈，其中有9圈都是被鉆具的蠕變消耗掉了。劇烈的井下震動(dòng)，增加了鉆具斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

[“死亡之?！鄙系摹吧畹剀妶F(tuán)”][][]

位于被稱(chēng)為“死亡之?！钡乃死敻缮衬系摹吧畹剀妶F(tuán)”是一個(gè)集大成者。他們擁有許多一線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室。在深地塔科1井現(xiàn)場(chǎng)，眾多實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)前移，巖樣核磁分析集成系統(tǒng)、氣相色譜儀、連續(xù)輕烴錄井儀等這些尖端實(shí)驗(yàn)設(shè)備紛紛“駐扎”井場(chǎng)，為深地塔科1井的鉆進(jìn)提供第一時(shí)間的科學(xué)解釋資料。

“深地軍團(tuán)”擁有智慧的“大腦”。鉆臺(tái)之下，一支15人的維保團(tuán)隊(duì)24小時(shí)駐扎待命，全力守護(hù)鉆機(jī)與各項(xiàng)設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行。3000千米之外，346項(xiàng)井下數(shù)據(jù)借助中油技服EISC平臺(tái)實(shí)時(shí)傳輸至北京，關(guān)鍵時(shí)刻專(zhuān)家“云上”集結(jié)，最多半小時(shí)即完成視頻會(huì)商、方案制定、指令監(jiān)控執(zhí)行，為安全快速鉆進(jìn)提供遠(yuǎn)程智力支持。

“深地軍團(tuán)”擁有頂尖的裝備技術(shù)。早在深地塔科1井開(kāi)鉆前，中國(guó)石油就研發(fā)出全球首臺(tái)12000米特深井自動(dòng)化鉆機(jī)、抗200攝氏度以上高溫175兆帕高壓工具儀器以及井筒工作液等一系列深地鉆探利器，為突破前所未有的深度極限提供有力的工程技術(shù)保障。

為應(yīng)對(duì)前所未有的地層挑戰(zhàn)，“深地軍團(tuán)”產(chǎn)研結(jié)合，聯(lián)合多方力量共同研發(fā)了承重1000噸的吊卡、抗拉強(qiáng)度達(dá)到942噸的鉆桿、高強(qiáng)度密封取芯工具等200余項(xiàng)國(guó)內(nèi)頂尖裝備和技術(shù)，有力推動(dòng)了鉆采裝備產(chǎn)業(yè)鏈迭代升級(jí)。

來(lái)自中國(guó)石油油氣勘探開(kāi)發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈的硬核支撐，讓深地塔科1井的萬(wàn)米之途不再孤單，讓隨之而來(lái)的一系列科學(xué)探索底氣十足。

[萬(wàn)米深處有乾坤][][]

深地塔科1井所在的塔里木盆地，是全球唯一以超深層資源為主的含油氣盆地。從2023年至今，塔里木油田90%的新增儲(chǔ)量都是從超深地層獲取。塔里木盆地油氣源頭隱藏得很深，目前還沒(méi)有一口井鉆到油氣源頭。我們打萬(wàn)米深井的重要目的之一，就是要尋找“油龍”的“龍頭”，它可能潛在地下10000米，也可能更深。萬(wàn)米之下，同樣還隱匿著眾多懸而未決、困擾我國(guó)科學(xué)家多年的地質(zhì)謎題。

鉆穿萬(wàn)米，洞察萬(wàn)米，取芯萬(wàn)米，這是深地勘探的三部曲。突破萬(wàn)米是新的開(kāi)始，中國(guó)石油將開(kāi)展萬(wàn)米物理測(cè)井、萬(wàn)米取芯等一系列科學(xué)探索工作。

此次進(jìn)入萬(wàn)米地層，猶如穿越5億年邂逅滄海桑田，來(lái)自古老地層的巖石碎屑，在顯微鏡下可以顯現(xiàn)萬(wàn)米深層演化的地質(zhì)信息以及油氣生成運(yùn)移的蛛絲馬跡，為科研人員更深入了解塔里木盆地沉積演化特征、為科學(xué)探索和油氣勘探提供第一手資料，從而為進(jìn)一步開(kāi)展深地探測(cè)、創(chuàng)新深地科學(xué)理論、發(fā)展深地探測(cè)技術(shù)、解釋地球深部奧秘奠定基礎(chǔ)。

每一米深入探索，都是一次科技與創(chuàng)新的融合；每一次攻關(guān)，都是“國(guó)之大者”的使命擔(dān)當(dāng)。深地探索不僅是對(duì)科技的挑戰(zhàn)，也是對(duì)人類(lèi)智慧的挑戰(zhàn)，它需要我們不斷探索、不斷創(chuàng)新、不斷超越。只有這樣，我們才能在深地探索的道路上走得更遠(yuǎn)。