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大國工程在新疆丨萬米以下、200℃以上!中國如何在新疆鑽出一個“地下珠峰”
2025-09-01 21:10:55來源:天山網編輯:陸華宇

  “神舟上天”和“蛟龍入海”,展現了我國在航天和深海探測領域的重大成就。而與它們並列、共同構成“上天、入地、下海”戰略佈局的,正是——“深地探測工程”。

  當前,這一領域最硬核的“大國工程”,便是中國首口超萬米科探井——深地塔科1井。它被譽為中國深地探測的“珠峰工程”,如同一艘駛向地心的“探索飛船”,承載著中華民族向地球深部進發的雄心與智慧。

  深地塔科1井位於新疆阿克蘇地區沙雅縣境內,于2023年5月30日開鑽,2025年1月5日完鑽,以10910米的垂深成為亞洲第一、世界第二超深井,並創造了全球和亞洲五大工程紀錄,首次實現了陸地萬米以深油氣顯示和岩心提取。

  該井自上而下完整鑽穿了塔裏木盆地13個地層,鑽頭最終抵達5億年前的古老岩石。自開鑽以來,地質人員分批次對不同深度的岩石進行採樣,並對樣品的地質特徵完成了刻畫描述,據此繪製出我國首份萬米深層地質剖面圖,為研究塔裏木盆地演化與油氣成藏提供珍貴原始資料。

  為何要鑽地萬米?

  打出萬米深井,絕非為了“破紀錄”,其背後更關乎國家能源安全、科技進步與深地探索的戰略需求。深地塔科1井正是科學探索與油氣勘探相結合的一項關鍵工程。

  隨著我國淺層油氣資源日益減少,向深地進軍已成為保障能源安全的必然選擇。當前,國內油氣勘探正加速向“兩深一非一老”(深地、深水、非常規、老油氣田)領域拓展。超深層鑽探正是降低油氣對外依存度的重要路徑。

  我國陸上深層超深層油氣勘探開發潛力巨大,塔裏木盆地深層超深層油氣探明儲量達到了37億噸。深地塔科1井在萬米以深成功發現油氣顯示,證實了塔裏木萬米深層具備油氣成藏條件,從而開闢了一個全新的勘探領域。

  萬米深井如同一根“地心探針”,直插地殼深處,為科學家研究地球演化、地心生物圈、地質災害預警等提供了前所未有的窗口。

  這不僅是一口井,更是一項關乎國家未來發展和人類科學探索的戰略性工程。它與“神舟上天”“蛟龍入海”一樣,是中國邁向科技強國的重要標誌。

  中國利器如何鑽透“煉獄淬火”?

  “登月,30萬公里,1969年實現;入地,30公里,至今遙不可及。”中國工程院院士李寧借助形象的對比表達入地之難。

  地下萬米深處,超210攝氏度的高溫足以讓食用油沸騰,145兆帕超高壓遠超馬裡亞納海溝最深處壓力,井下最重達665噸的鑽井工具相當於鑽機要吊起超100頭成年非洲象的重量……

  塔裏木盆地超深井對標全球13項工程難度指標,高溫高壓、高含硫、礫石厚度、鹽層厚度與套損、鹽水壓力系數等7項難度指標位居世界第一。這些極端的地下條件給萬米深井鑽探帶來了前所未有的挑戰。

大國工程在新疆丨萬米以下、200℃以上!中國如何在新疆鑽出一個“地下珠峰”

  向地下鑽探至萬米,是一道充滿未知與挑戰的深坎。隨著深度增加,岩性愈發複雜,溫度與壓力急劇上升,每一步都面臨世界級技術難題。

  第一重坎:複雜多變的地層岩性。9000米以下,燧石與石膏地層交替出現。每次岩性變化,都需更換適配鑽頭、調整鑽井液配方。僅四開鑽進階段,就使用了16支鑽頭。

  第二重坎:極端高溫高壓。9300米後,井底溫度超過180℃,萬米以下高達190℃,遠超多數鑽具和材料的極限。井下感測器面臨失效風險,如同人在行走中突然失明,極易引發事故。

  第三重坎:超長鑽具帶來的作業風險。 萬米鑽具載荷巨大,在狹窄井眼中高負荷運轉。地表鑽具轉動十圈,地下鑽頭可能轉不了一圈,大量能量消耗于鑽具蠕變,劇烈振動更易導致鑽具斷裂。

  面對超深、超高溫、超高壓及複雜岩性等多重挑戰,鑽探團隊迎難而上,通過現場科研與雲端協同相結合,形成了一套高效科學的現代化管理體系:現場搭建一線實驗室,將岩樣核磁分析系統、氣相色譜儀等尖端設備前移至井場一線,為鑽井作業提供實時科學數據支撐。同時,依託智慧化支持系統,維保團隊24小時駐守保障設備運行,井下數據實時傳輸至北京,專家“雲上”集結,協力為安全鑽進提供支持。

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  挑戰萬米深井,更“逼”出一大批技術創新和裝備升級。為應對超深、超高溫、超高壓的極端工況,一系列關鍵技術與自主研發裝備相繼突破:包括全球首臺12000米特深井自動化鑽機,成為深鑽的“動力引擎”;可承受8萬個大氣壓的高效破岩鑽頭和適應高難地層的鑽具;承重1000噸的超高強度吊卡;抗拉強度達942噸的大尺寸高壁厚鑽桿;耐受超高溫高壓的鑽井液體系;支撐萬米井壁的最高鋼級套管;以及全球首套熱軋無縫鋼管在線控製冷卻系統等核心裝備。

  這些“科技利器”共同構成了破解“地獄模式”鑽探難題的“獨門秘籍”,標誌著我國在深地探測領域已實現高水準科技自立自強。

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  後“萬米時代”有哪些發展機遇?

  油氣是支撐我國工業發展和經濟社會繁榮穩定的“壓艙石”。作為國家能源資源戰略保障基地,新疆七十年來持續推進石油勘探開發技術迭代升級,鑽井深度也已突破傳統地質理論中的油氣“死亡線”。

  深地塔科1井創全球和亞洲五大工程紀錄,攻關並研製出十大技術利器,形成了一套自主可控的萬米深井核心技術體系,這不僅是中國深地科技的里程碑,更是新疆從“資源大區”邁向“能源強區”的戰略轉捩點。

  通過科技創新,新疆正從“能源倉庫”轉型為“技術策源地”,在保障國家能源安全的同時,為全球深地開發貢獻中國智慧;通過技術突破,新疆有望將地下萬米的資源優勢轉化為經濟動能,重塑全球能源版圖。

  值得一提的是,通過深地塔科1井,全球首次在萬米以深取出岩芯,發現油氣顯示,找到生成油氣母體——烴源岩。這為我國油氣勘探發現打開一扇新窗口,拓展出一片新陣地,對保障我國能源安全具有重要意義。

  當前,超深層油氣勘探開發技術已成為全球油氣領域競爭的前沿。隨著我國中淺層油氣資源勘探開發進入中後期,向地球深部挺進已成為保障國家能源安全重大戰略任務,是端穩端牢能源飯碗的重大戰略選擇。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。

  深地塔科1井的成功完鑽,表明我國萬米深地鑽探系列技術利器成功經受超深、超高溫、超高壓、超高應力和複雜壓力系統等極端工況考驗,鍛造出可與“萬米深潛”“嫦娥探月”比肩的“國之重器”。這標誌著我國已全面掌握萬米深地鑽探技術,在我國鑽探工程史上具有里程碑意義,是我國繼“深空”“深海”之後在“深地”領域取得的又一重大突破。

  在認識深地、探索深地、勘探深地的道路上,新疆石油人的新征程,已經啟航。

大國工程在新疆丨萬米以下、200℃以上!中國如何在新疆鑽出一個“地下珠峰”

  延伸閱讀

  萬米超深井的十大利器:

  ① 全球陸上首臺12000米自動化鑽機:萬米深鑽的“動力引擎”,提升能力達900噸,可輕鬆吊起2列動車組,自動化作業減少,可使人工重體力勞動達到80%以上。

  ② 地質工程一體化設計技術:深地塔科1井的“大腦”,科學設計出井身結構的“四梁八柱”,首次揭示應力-弱面控制井壁穩定機理。

  ③ 高強度鑽桿及安全管控技術:連接地面和井下的“能量紐帶”,安全高效地將破岩能量傳至萬米深層。

  ④ 超硬複合片及高端鑽頭:破碎深地極硬岩石的“鐵齒銅牙”,實現高端PDC鑽頭與超硬材料複合片的自主可控。

  ⑤ 超高溫水基鑽井液體系:為萬米深井鑽進循環提供優質“血液”,最高抗溫220攝氏度,靜置12天性能全程穩定,在處理井下複雜時發揮了關鍵性作用。

  ⑥ 惡性井漏防治技術:鑽井液漏失的“止血劑”,關鍵技術全面自主可控,井漏預測準確率83%,10288米一次堵漏成功。

  ⑦ 高強度取芯成套工具:打開地球深部奧秘之門的“金鑰匙”,擁有完全自主知識産權,首次獲取萬米以深岩芯,珍貴程度堪比“月壤”。

  ⑧ 移動式井場岩樣測量成像系統Corelog1.0:第一時間給萬米之下地層做“活檢”,及時發現油氣顯示,快速識別儲層。

  ⑨ 超高溫超高壓測井儀器:洞察萬米深地的“火眼金睛”,全球首次獲得垂深超萬米地層合格測井資料。

  ⑩ 超深井固井關鍵技術與裝備:鑄造萬米深井的“銅墻鐵壁”,精細控壓固井裝備,超重載高壓尾管懸挂器,套管受力分析方法,抗240攝氏度水泥漿體系,全井段固井品質良好。

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