挺进地表万米之下 油气超深井商业化何时来？｜寻新记⑦

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封面新闻记者 朱珠 姚瑞鹏

从遥远天宫到浩瀚深海，从孤烟大漠到崎岖盆地，科技工作者从未停下对深度探索的脚步。3月4日，世界陆上第二口、国内首口万米深井诞生，位于塔里木盆地的深地塔科1井成为深地工程新地标。同时，国内第二口万米深井，位于四川盆地的深地川科1井也正朝万米进军。

为何我们要执着于1万米？国家“十三五”规划明确提出加强深海、深地、深空、深蓝四大领域战略部署，当中浅层资源探索已达极限，“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”，深地工程于当下，油气勘探是能较快看到成果，率先实现产业落地的领域之一。

因国内地质条件极其复杂，深井钻探成为摆在油气专家面前的世界性难题。不过，随着新理念、新材料、新技术等新质生产力的持续赋能，我国钻井深度纪录不断被打破，也将进一步探索出超深井工程的商业化路径。

位于四川省广元市剑阁县的深地川科1井

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国内万米深井实现零的突破

2023年，中国在数月内相继开工两个万米超深钻井项目，引起了全球范围高度关注，这是比肩探月的大国工程。

今年3月4日，深地塔科1井钻探深度成功突破1万米，标志着我国自主攻克了万米级特深井钻探技术瓶颈。在此之前，世界上唯一到达陆上万米地层深处的工程，是苏联的科拉超深钻井，井深达12000多米，钻探23年。而深地塔科1井钻成万米仅花了279天。

油气行业内，通常将井深4500米至6000米的钻井定位为“深井”，6000米至9000米为“超深井”，超过9000米为“特深井”。塔里木盆地和四川盆地作为国内两大油气富集地，也是国内陆上超深井主要分布地，目前国内第二口万米深井——深地川科1井正在四川盆地加速向深部“进军”。

石油、天然气是重要战略保障，关系着国家能源安全。自2021年开始，我国已成为全球除美国、俄罗斯、伊朗外第四大天然气产量大国，随着油气勘探不断深化，国内6000米以内完钻井技术正趋于成熟，地质工作者开始拓展思路。

中国石油西南油气田公司总经理雍锐说道：“当浅层、难度小的一些层系已开发得比较完善了，未来天然气勘探目标主要是深层和超深层，特别是在四川8000米以深的区域资源量巨大。”

眼下，超深层时代已来，但如何实现安全、高效、低成本开采深部能源还亟须解决，万米深井肩负着破解难题，实现科学探索与油气发现的重大任务。

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深部钻井每下一米都是极限挑战

跟随亿万年地壳运动，盆地内部地下构造变形强烈，沉积物变化万千。

以深地川科1井为例，因其复杂地质结构成为全球钻进难度最高的万米深井。雍锐介绍，对标全球13项工程难度指标，该井7项难度指标位居世界第一。据估算，其面临的压力系统高达10套，是其他万米深井的2-5倍。

塔里木盆地和四川盆地油气埋藏具有超深、超高温、超高压、高含硫的特点。事实上，金属钻具如果抵达万米之下，超高温能使其变得像面条一样柔软，而超过138兆帕的超高压环境如同深潜入1.38万米的深海，远超地球海洋最深处马里亚纳海沟的海水压力。也就是说，井深超过8000米后，每往下深一米，难度系数呈现几何性增长。

资料显示，塔里木油田完钻超8000米的超深井已过百口，油田约90%的新增储量从超深地层获取。在塔里木盆地工作多年的中石化西南石油工程有限公司钻井工程专家刘志坚看到，随着技术进步，在塔里木盆地打一口7000多米的井，最快20多天就能完成，还是平均效率。

“但四川盆地地质条件普遍较为复杂，仅次于世界最难钻地区的墨西哥湾，打一口7000多米的井需要几个月到半年，每一口井下地层可钻性和稳定性都千差万别，四川盆地这块‘硬骨头’还要加劲儿啃”。刘志坚说。

江钻公司生产的金刚石钻头

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国产金刚石钻头成为深地“利器”

叩问地宫，是一次次人与自然的对决，冲击深地，钻头的选择极为重要。以往，钻头需要依赖国外进口，随着科技助力发展，国内开钻“万米”深井，国产特制的金刚石钻头就立下了汗马功劳。

3月初，在位于武汉光谷的中国石化机械江钻公司（以下简称江钻）的数字化产线上，各种规格的金刚石钻头整齐地摆放着，一旁的工作人员还在仔细用工具打磨，力求其顺利开岩破土。

“打油井的钻头不仅要靠‘钻劲’，还得有‘磨劲’，全靠钻头上嵌有的圆片状超硬材料——金刚石复合片，像锯齿獠牙磨穿岩层，产生的压强相当于几头10吨重大象站在一个指甲盖上的压迫感”。江钻公司技术中心副主任徐磊介绍，在钻向塔里木盆地万米的过程中，钻头要先后钻穿13套地层，不仅岩石硬度越来越高，同时还面临超高温和超高压环境。

为应对深地川科1井地层研磨性强、井眼尺寸大带来的工程难题，其使用的多个钻头抗研磨性更强，使用多刀翼PDC，配合高端抗研磨复合片。

在深地川科1井开钻当天，记者在现场看到，钻头有32寸、16寸、9寸等不同尺寸，最大的钻头有多大？可能需要2个人才能抱住。“根据地层不同情况，钻头选择不同，9026米的蓬深6井用了20多个钻头，理论上讲，万米深井使用的钻头数量会翻倍，但我们力求用最少的钻头完钻”，西南油气田公司工程技术处副处长马勇说。

深不可测的环境超出人类认知，深地领域，目前国内外没有可供借鉴的理论技术和成熟产品，需要开展大量系统性、开创性攻关研究。克服“三高”难题，除了钻头，钻机、钻井液等材料装备的支撑和地质工程一体化联动都至关重要。

“深地工程”数字化决策系统

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四川盆地探索超深油气商业化路径

当下，万米深井还处于科学探索阶段，但超8000米深井的规模效益开发已在路上。

3月中旬，油菜花已经绽放，记者来到位于四川省绵阳市的石马镇，眼前一座钻井平台稳稳地矗立在山间花田中，平台上一名司钻正仔细地遥控着机械手臂，各种重型自动化设备随时待命，保障着中心钻杆持续不断地往下前进。

这是中国石化部署在四川盆地的唯一一口深地工程风险探井“新桥1井”，设计井深8300多米。“为了这口井的顺利实施，前期我们准备了整整3年”，该井队队长叶飞告诉记者，这是他从业以来打得最深的井，压力和挑战并存。

“钻井队优化配置、技术专家全力保障，还有自主研发的系统可以获取临近井资料，现场所有的钻井设备都实现了国产化。”作为项目现场专家团队成员，刘志坚说，“新桥1井”也是为了万米深井做准备，但它的意义不仅在于科学探索，实现三年收回成本是主要目标，用能普及的装备和最低的投入，通过技术革新，助力商业化发展。

未来，超深井的规模效益开发还需要人才、技术等多领域支撑，对于当前需要攻克的瓶颈，成都理工大学党委书记、钻井专家刘清友教授表示，目前的物探、化探、航磁等技术还不能有效探测深部油气，需加大攻关，提高油气发现的成功率。对于超深层-特深层的钻探，超高温、超高压是最严峻的挑战，必须进行多学科交叉联合攻关，研发相关的技术及装备工具，并分层次、动态地优化工程效率，实现有效钻进和经济效益开发。

“目前，我国是唯一在探索超深井商业化发展的国家。”刘志坚也深信，如果未来四川盆地实现了超深井规模化效益开发，中国的相关技术就是绝对的全球领先。

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