大国工程在新疆丨万米以下、200℃以上!中国如何在新疆钻出一个“地下珠峰”
创始人
2025-09-02 00:11:26

  “神舟上天”和“蛟龙入海”,展现了我国在航天和深海探测领域的重大成就。而与它们并列、共同构成“上天、入地、下海”战略布局的,正是——“深地探测工程”。

  当前,这一领域最硬核的“大国工程”,便是中国首口超万米科探井——深地塔科1井。它被誉为中国深地探测的“珠峰工程”,如同一艘驶向地心的“探索飞船”,承载着中华民族向地球深部进发的雄心与智慧。

  深地塔科1井位于新疆阿克苏地区沙雅县境内,于2023年5月30日开钻,2025年1月5日完钻,以10910米的垂深成为亚洲第一、世界第二超深井,并创造了全球和亚洲五大工程纪录,首次实现了陆地万米以深油气显示和岩心提取。

  该井自上而下完整钻穿了塔里木盆地13个地层,钻头最终抵达5亿年前的古老岩石。自开钻以来,地质人员分批次对不同深度的岩石进行采样,并对样品的地质特征完成了刻画描述,据此绘制出我国首份万米深层地质剖面图,为研究塔里木盆地演化与油气成藏提供珍贵原始资料。

  为何要钻地万米?

  打出万米深井,绝非为了“破纪录”,其背后更关乎国家能源安全、科技进步与深地探索的战略需求。深地塔科1井正是科学探索与油气勘探相结合的一项关键工程。

  随着我国浅层油气资源日益减少,向深地进军已成为保障能源安全的必然选择。当前,国内油气勘探正加速向“两深一非一老”(深地、深水、非常规、老油气田)领域拓展。超深层钻探正是降低油气对外依存度的重要路径。

  我国陆上深层超深层油气勘探开发潜力巨大,塔里木盆地深层超深层油气探明储量达到了37亿吨。深地塔科1井在万米以深成功发现油气显示,证实了塔里木万米深层具备油气成藏条件,从而开辟了一个全新的勘探领域。

  万米深井如同一根“地心探针”,直插地壳深处,为科学家研究地球演化、地心生物圈、地质灾害预警等提供了前所未有的窗口。

  这不仅是一口井,更是一项关乎国家未来发展和人类科学探索的战略性工程。它与“神舟上天”“蛟龙入海”一样,是中国迈向科技强国的重要标志。

  中国利器如何钻透“炼狱淬火”?

  “登月,30万公里,1969年实现;入地,30公里,至今遥不可及。”中国工程院院士李宁借助形象的对比表达入地之难。

  地下万米深处,超210摄氏度的高温足以让食用油沸腾,145兆帕超高压远超马里亚纳海沟最深处压力,井下最重达665吨的钻井工具相当于钻机要吊起超100头成年非洲象的重量……

  塔里木盆地超深井对标全球13项工程难度指标,高温高压、高含硫、砾石厚度、盐层厚度与套损、盐水压力系数等7项难度指标位居世界第一。这些极端的地下条件给万米深井钻探带来了前所未有的挑战。

  向地下钻探至万米,是一道充满未知与挑战的深坎。随着深度增加,岩性愈发复杂,温度与压力急剧上升,每一步都面临世界级技术难题。

  第一重坎:复杂多变的地层岩性。9000米以下,燧石与石膏地层交替出现。每次岩性变化,都需更换适配钻头、调整钻井液配方。仅四开钻进阶段,就使用了16支钻头。

  第二重坎:极端高温高压。9300米后,井底温度超过180℃,万米以下高达190℃,远超多数钻具和材料的极限。井下传感器面临失效风险,如同人在行走中突然失明,极易引发事故。

  第三重坎:超长钻具带来的作业风险。 万米钻具载荷巨大,在狭窄井眼中高负荷运转。地表钻具转动十圈,地下钻头可能转不了一圈,大量能量消耗于钻具蠕变,剧烈振动更易导致钻具断裂。

  面对超深、超高温、超高压及复杂岩性等多重挑战,钻探团队迎难而上,通过现场科研与云端协同相结合,形成了一套高效科学的现代化管理体系:现场搭建一线实验室,将岩样核磁分析系统、气相色谱仪等尖端设备前移至井场一线,为钻井作业提供实时科学数据支撑。同时,依托智能化支持系统,维保团队24小时驻守保障设备运行,井下数据实时传输至北京,专家“云上”集结,协力为安全钻进提供支持。

  挑战万米深井,更“逼”出一大批技术创新和装备升级。为应对超深、超高温、超高压的极端工况,一系列关键技术与自主研发装备相继突破:包括全球首台12000米特深井自动化钻机,成为深钻的“动力引擎”;可承受8万个大气压的高效破岩钻头和适应高难地层的钻具;承重1000吨的超高强度吊卡;抗拉强度达942吨的大尺寸高壁厚钻杆;耐受超高温高压的钻井液体系;支撑万米井壁的最高钢级套管;以及全球首套热轧无缝钢管在线控制冷却系统等核心装备。

  这些“科技利器”共同构成了破解“地狱模式”钻探难题的“独门秘籍”,标志着我国在深地探测领域已实现高水平科技自立自强。

  后“万米时代”有哪些发展机遇?

  油气是支撑我国工业发展和经济社会繁荣稳定的“压舱石”。作为国家能源资源战略保障基地,新疆七十年来持续推进石油勘探开发技术迭代升级,钻井深度也已突破传统地质理论中的油气“死亡线”。

  深地塔科1井创全球和亚洲五大工程纪录,攻关并研制出十大技术利器,形成了一套自主可控的万米深井核心技术体系,这不仅是中国深地科技的里程碑,更是新疆从“资源大区”迈向“能源强区”的战略转折点。

  通过科技创新,新疆正从“能源仓库”转型为“技术策源地”,在保障国家能源安全的同时,为全球深地开发贡献中国智慧;通过技术突破,新疆有望将地下万米的资源优势转化为经济动能,重塑全球能源版图。

  值得一提的是,通过深地塔科1井,全球首次在万米以深取出岩芯,发现油气显示,找到生成油气母体——烃源岩。这为我国油气勘探发现打开一扇新窗口,拓展出一片新阵地,对保障我国能源安全具有重要意义。

  当前,超深层油气勘探开发技术已成为全球油气领域竞争的前沿。随着我国中浅层油气资源勘探开发进入中后期,向地球深部挺进已成为保障国家能源安全重大战略任务,是端稳端牢能源饭碗的重大战略选择。能否掌握这一领域的关键核心技术,实现高水平科技自立自强,对保障我国能源安全意义重大。

  深地塔科1井的成功完钻,表明我国万米深地钻探系列技术利器成功经受超深、超高温、超高压、超高应力和复杂压力系统等极端工况考验,锻造出可与“万米深潜”“嫦娥探月”比肩的“国之重器”。这标志着我国已全面掌握万米深地钻探技术,在我国钻探工程史上具有里程碑意义,是我国继“深空”“深海”之后在“深地”领域取得的又一重大突破。

  在认识深地、探索深地、勘探深地的道路上,新疆石油人的新征程,已经启航。

  万米超深井的十大利器:

  ① 全球陆上首台12000米自动化钻机:万米深钻的“动力引擎”,提升能力达900吨,可轻松吊起2列动车组,自动化作业减少,可使人工重体力劳动达到80%以上。

  ② 地质工程一体化设计技术:深地塔科1井的“大脑”,科学设计出井身结构的“四梁八柱”,首次揭示应力-弱面控制井壁稳定机理。

  ③ 高强度钻杆及安全管控技术:连接地面和井下的“能量纽带”,安全高效地将破岩能量传至万米深层。

  ④ 超硬复合片及高端钻头:破碎深地极硬岩石的“铁齿铜牙”,实现高端PDC钻头与超硬材料复合片的自主可控。

  ⑤ 超高温水基钻井液体系:为万米深井钻进循环提供优质“血液”,最高抗温220摄氏度,静置12天性能全程稳定,在处理井下复杂时发挥了关键性作用。

  ⑥ 恶性井漏防治技术:钻井液漏失的“止血剂”,关键技术全面自主可控,井漏预测准确率83%,10288米一次堵漏成功。

  ⑦ 高强度取芯成套工具:打开地球深部奥秘之门的“金钥匙”,拥有完全自主知识产权,首次获取万米以深岩芯,珍贵程度堪比“月壤”。

  ⑧ 移动式井场岩样测量成像系统Corelog1.0:第一时间给万米之下地层做“活检”,及时发现油气显示,快速识别储层。

  ⑨ 超高温超高压测井仪器:洞察万米深地的“火眼金睛”,全球首次获得垂深超万米地层合格测井资料。

  ⑩ 超深井固井关键技术与装备:铸造万米深井的“铜墙铁壁”,精细控压固井装备,超重载高压尾管悬挂器,套管受力分析方法,抗240摄氏度水泥浆体系,全井段固井质量良好。

  监制:丁涛

  统筹:冯婷、喻鹏涛

  策划:葛惠芹

  编辑:李娜

  视频剪辑:卡那提·胡尔马尼亚

  海报设计:海若微

  素材来源:新华社、央视新闻客户端、中国石油报、中国能源报、天山网-新疆日报

  出品:新疆日报社(集团)

  指导单位:新疆维吾尔自治区党委网信办


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