“反向探月”超级工程 跨越深地万米“天堑”（图）

  [中国石化报 2025-05-26]
  “向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。我国深层超深层钻探研究已持续近50年，万米井深一直是一道难以逾越的“天堑”。万米深地“井工程”是建立地面与超万米地层联系通道的唯一手段，是准确获取地球深部信息、探寻油气新领域不可或缺的技术，主要包括钻井、测井、完井测试、压裂改造等。在近日由中国石油学会主办的第三届中国深层超深层油气勘探开发关键技术与装备交流会上，专家认为，万米深地油气科探预探工程开启了人类探索地球深部新纪元，意义比肩探月工程，代表当今世界“井工程”领域最高水平，是一项“超级工程”。还有专家认为，万米深井的测井，相当于“反向探月”工程。本版展示我国在深地石油工程技术方面的进步，敬请关注。
  □本报记者 程 强
  万米深地“井工程”成功实施，我国“井工程”技术走在世界最前列
  深地塔科1井在寒武系10029~10777米井段发现多层天然气显示，是全球首次在陆地万米深层钻探发现油气，并实现我国首次取得万米深层岩芯，意义堪比获取“月壤”。
  地球半径仅约6400千米，大陆地壳平均厚度33千米，但人类至今钻探最大深度仍未达到13千米。20世纪以来，苏、美、德等国完钻20余口接近或超过万米的超深特深井，其中苏联科拉半岛SG-3井历时23年完钻井深12262米，标志着人类钻探进入万米时代。
  中国工程院院士孙金声说，我国深层超深层钻探研究已持续近50年，万米井深一直是一道难以逾越的“天堑”。万米深地油气科探预探工程是世纪工程，是深部地球科学、油气探索与技术发展的必然选择，开启了人类探索地球深部新纪元，意义比肩探月工程，代表当今世界“井工程”领域最高水平，这项“超级工程”将有力推动我国重大技术装备攻关突破，奠定我国在万米深地油气工程技术领域的国际领先地位，实现石油科技高水平自立自强。
  近年来，我国钻成一批超深井，7000米级技术成熟、8000米级趋于常态化，已迈上9000米台阶。但万米深地钻探工程难度巨大，塔里木、四川盆地超深层特深层地质条件极端复杂，对标全球13项工程难度指标，其中高温、高压、高含硫、砾石厚度、盐层厚度与套数、盐水压力系数等指标属于世界级工程难题。
  万米深地“井工程”是建立地面与超万米地层联系通道的唯一手段，是准确获取地球深部信息、探寻油气新领域不可或缺的技术，主要包括钻井、测井、完井测试、压裂改造等，通过系统研判，梳理出万米深地“井工程”存在的重大技术挑战和两大关键科学问题。
  钻井领域面临五大挑战：万米深层压力系统复杂多变、钻遇风险点多，现有井身结构难以满足要求；万米深井钻井管柱超长、重量大、强度不足，易发生疲劳及腐蚀失效；万米井深钻井液循环路线长达2万米以上，沿程能耗高、动力传递效率低，钻头动力不足、破岩难度大；极端环境下钻井液性能难以维持长效稳定，井壁失稳及恶性漏失防治缺乏有效手段；万米深井井底温度超210摄氏度、压力超过175兆帕，且含有硫化氢，关键装备、工具难以满足钻探需求。
  测井领域的挑战是：原有测井动力系统和仪器耐温压性能不足，测不准、解释评价难度大。完井测试领域的挑战是：高温超长封固段水泥浆性能需进一步提升，试油试气地面装备及地层测试工具不满足万米深井需求。压裂改造领域的挑战是：超深、超高温、超高应力井况下，储层压裂改造难度极大。
  需要解决的两大关键科学问题是：万米深井极端工况下岩石力学、流体力学、管柱力学响应特征与调控机制（力学-物理化学）；高温高压高腐蚀及复杂应力条件下金属、非金属材料性能变化与失效机理（金属-非金属材料）。
  中国石油部署在塔里木盆地的深地塔科1井，设计井深11100米，五开井身结构。2023年5月30日开钻，用时279天突破万米大关，为全球最快，后因井下复杂实施侧钻，2025年1月5日，用时586天钻至井深10910米完钻，为世界第二垂深井。该井在寒武系10029~10777米井段发现多层天然气显示，是全球首次在陆地万米深层钻探发现油气。
  中国石油部署在四川盆地的深地川科1井，设计井深10520米，井身结构六开备八开，四开钻至7418米中途完井，是世界最深超大尺寸井眼。目前五开钻至近万米深，顺利钻穿栖霞组采空区，进一步向下探索的科学和油气发现意义重大，井身质量控制好，具备加深条件。
  在万米深地“井工程”实施中，各项技术取得新进展。钻井技术方面，研发了国产化12000米自动化钻机，配套研制了70兆帕钻井泵和900吨顶驱，最新研发了15000米自动化钻机，即将现场应用；形成了井身结构优化技术；形成了高强度钻杆及安全管控技术；形成了抗温240摄氏度、抗盐15%环保型水基钻井液体系，打破了“无磺化、不高温”的传统理念，处于国际领先水平；形成了恶性井漏防治技术，创造了10388米深缝洞体恶性井漏堵漏世界纪录；研制了高效钻头；研制了防斜提速的垂直钻井工具；研制了抗温240摄氏度高强度取芯成套工具，实现我国首次取得万米深层岩芯，意义堪比获取“月壤”。
  完井测试技术方面，形成了超深复杂井固井技术，研发抗温240摄氏度水泥浆，解决了特深、超高温、负安全密度窗口等世界级固井难题；研制远程自动控制地面测试流程关键装备及成套井下测试工具，支撑万米深井“试得成”。
  压裂改造技术方面，研发175兆帕压裂车组液力端和高压管汇，研制出抗温200摄氏度加重胶凝酸、氯化钙加重压裂液、溴盐加重压裂液，为万米深井储层改造准备了关键技术。
  下一步，将围绕万米深地“井工程”科学问题，从“快速提升、验证完善、持续突破”三个层面，明确16项攻关目标，助力万米深井“打成、打快、打好、测准、试成”，强力支撑深地川科1井钻达13000米重大战略部署，并支撑深地国家科技重大专项超万米科学探井实施。
  孙金声说，钻成万米深井是几代石油人的梦想和使命。深地塔科1井胜利完钻，标志着我国“井工程”技术走在了世界最前列。他建议，建立健全万米深地“井工程”产业链，打造中国高端技术品牌万米深地“井工程”产业集群，引领国际万米深地“井工程”创新发展，支撑万米深层成为油气勘探开发现实领域，保障国家能源安全。