万米级特深钻探技术获重大突破

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图为中国石油塔里木油田深地塔科1井。 王 祎摄

  近日，我国首口设计井深超万米的科学探索井——中国石油塔里木油田深地塔科1井钻探深度突破10000米，成为世界陆上第二口、亚洲第一口垂直深度超万米井，标志着我国自主攻克了万米级特深井钻探技术瓶颈，深地油气钻探能力及配套技术跻身国际先进水平。

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  深地塔科1井位于新疆阿克苏地区沙雅县境内，地处塔克拉玛干沙漠腹地，是中国石油在塔里木油田实施的重大“深地工程”，肩负着科学探索和油气发现两大使命。该井设计井深11100米，于2023年5月30日开钻。

  从地面到万米地下，深地塔科1井的钻探不仅要面对复杂多变的地质构造，还要跨越地下“万重崇山”，穿越多套不同岩性、不同压力系统的岩层。极端时，钻井工具要面对170多兆帕压力的冲击，同时经受近220摄氏度的超高温考验。在这样恶劣的井下环境中，一般钻井设备仪器的电子元器件、橡胶件等均会损坏或失效。

  万米深地钻探是油气工程技术瓶颈最多、挑战最大的领域，也是衡量国家工程技术与装备水平高低的重要标志之一。面对井下的极限温度压力环境，中国石油塔里木油田、西部钻探、宝石机械等多家单位开展联合攻关，攻克了超高钻台大载荷提升系统关键技术难题，自主研制了全球首台12000米特深井自动化钻机，创新研发了220摄氏度超高温钻井液、抗高温螺杆、测斜等工艺技术，万米取芯及电缆等资料录取装备实现突破，175兆帕特高压压裂车、压裂液装备完成生产研发并成功在现场试验，打造形成万米特深井安全高效钻完井等一批关键核心技术。

  开钻以来，塔里木油田集合地质、工程、装备等精锐力量，组建了9支技术支撑组，为成功突破“深地极限”提供了有力保障，助力该井顶住了井下超高温、超高压、超重载荷等多重考验，在井斜、井径、测井等关键质量指标方面均达到100%的合格率，形成抗特高温水基钻井液、大吨位长裸眼下套管及固井配套技术等7类21项阶段成果，使用的材料、装备国产化率达90%。

  “前期，我们攻克了超高吨位载荷，超长、超大井眼安全钻进，多压力系统、多套复杂地层合打等诸多难题，在二开、三开固井下套管作业期间，创下我国大尺寸套管下入最深、套管下入吨位最大、大尺寸井眼国产仪器测井最深等多项纪录。”中国石油塔里木油田企业首席专家、深地塔科1井井长王春生介绍。

  深入万米未知领域，钻井难度呈指数级增长。中国石油塔里木油田正瞄准11100米乃至地球更深处，深化万米成烃、成储、成藏理论认识，加大复杂难钻地层钻井攻关力度，不断推动175兆帕特高压井口等装备技术迭代升级。

  后期，中国石油塔里木油田将钻取分析深藏地下万米的岩芯，除了在揭示大陆地壳的物质组成与结构、探索地球深部流体系统与地热结构、探寻地球演化规律等一系列重大基础科学问题上具有重要意义，还将为突破传统地质认识、形成中国特色万米油气成藏地质理论起到重要作用。

  目前，我国陆上深层超深层油气资源占全国油气资源总量的34%，并且深层超深层新增油气储量占比逐年增大。深地塔科1井所处的塔里木盆地是全球唯一以超深层资源为主的含油气盆地，也是我国最大的深地油气富集区。

  “超深层已成为我国油气资源增储上产的主阵地，向地球深部挺进是保障我国能源安全的重大战略任务，是端稳端牢能源饭碗的重大战略选择。”中国工程院院士孙金声表示。