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“深地一号”跃进3—3XC井正向着地下9000米挺进。 |
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能源保障和安全事关国计民生，是须臾不可忽视的“国之大者”。深层、超深层已成为我国油气勘探的主阵地，油气资源量占全国油气资源总量的34%。其中，塔里木盆地是我国陆上油气增储上产潜力最大的盆地之一，埋深超过6000米的石油和天然气资源分别占全国的83.2%和63.9%。当前，塔里木盆地勘探开发全面进入超深层，已建成我国最大超深层油气生产基地。
新疆，沙雅县。八月的塔克拉玛干，热浪滚滚、黄沙漫漫。不时可见的梭梭、红柳，倔强地钻出地面，与风沙展开顽强的较量。
一望无边的沙海之中，路在蜿蜒，车在颠簸，草方格努力缚住连绵的沙丘。极目望去，架在空中的电线纵横向远方。路旁不时闪过的钻井、站房，标注着地下输油气管网延伸的轨迹。
我国首口万米深地科探井，探地深度不断刷新；“深地一号”工程工地，油气勘探夜以继日。
这片曾经寥无人烟的沙海，如今正澎湃着能源汩汩流动的脉搏。
奋战——
垂直深度超8000米的深井已有100多口
在石子路上颠簸了许久，远远的，看到地平线上一座红白相间的巨大井架巍然矗立。走近了，隆隆的钻机声震耳欲聋。在中国石油深地塔科1井现场，钻井、固井、测井……身着红色工服的工作人员顶着烈日正在酣战。
井架旁边的活动板房里是智慧指挥平台，大屏幕上是密密麻麻的施工参数、多个实时监控视频，直观展示着钻井的进度。
“目前，该井已经钻至5856米。”中国石油塔里木油田公司首席技术专家王春生快人快语。
通过视频，可以看到钻井作业的中枢——司钻房。司钻正手握刹把，凝视着面前的多块大屏幕，全神贯注进行操作，钻杆在数千米的地下转动掘进……
与此同时，一片顽强生长的胡杨林边，中国石化“深地一号”跃进3—3XC井正向着地下9000米挺进。
“这片井场有3口井，其中两口已经投入生产，正在施工作业的就是跃进3—3XC井。”中国石化西北油田分公司代表张煜介绍，这口井设计井深达到9472米，截至8月21日，已掘进到8273米。
在塔里木盆地，由于油气大多蕴藏在深度6000米以下，像这样向地球深处挺进的钻井还有很多。据统计，中国石油塔里木油田超过6000米的深井数量已达1700多口，占全国80%以上，其中超8000米的深井已成功钻探超100口；中国石化在塔里木盆地钻探垂直深度超过8000米的油气井已达到57口。
作为我国最大的深地油气富集区，塔克拉玛干的沙海，已成为我国最大超深油气生产基地，发现和开发了富满、克深、顺北等大型油气田。通过长期探索，形成了9000米钻完井、试油改造、测井等工程配套技术，培养了一支涵盖油气地质、地球物理、钻完井、储层改造、测试、测井等方面超深油气勘探开发的专业化队伍。
攻关——
关键技术装备实现国产化
一深带万难。通常而言，业内将4500米到6000米的井深定位为深井，6000米到9000米的井为超深井，超过9000米的井为特深井。能够将井深推进到几千米，有赖于我国工业制造能力的整体提升。我国设备厂商打破国外技术垄断，研发出一批关键核心技术装备，实现了从“打不成”到“打得快、打得准”的跨越。
深地塔科1井设计井深1.11万米，是我国首口万米深地科探井，预计钻井周期457天，目前仅用时数十天进尺就已经打了过半，但钻井工程总进度不过10%。
“到达一定深度后，每向下一米，难度呈几何倍数增长。”中国石油塔里木油田勘探事业部经理段永贤说，“越往深挖，压力越大，温度越高。高温高压之下，钻杆就像煮熟的面条一样软，在超过万米的深地，要面对的是超210摄氏度超高温、130兆帕超高压等工况。”
一套钻井设备大致可以分为钻机、钻头和连接两者的钻杆。
钻机是深井工程的“动力心脏”。深地塔科1井采用我国自主研制的全球首台1.2万米特深井自动化钻机。这台钻机高达72米，相当于24层楼高。中国石油宝石机械有限公司现场服务负责人张矛胜告诉记者，与普通钻机相比，载重提升能力由三四百吨提高到900吨，可以同时吊起150头成年大象。
钻机提供了强大动力，而与地下岩层硬碰硬的，是钻头。在“深地一号”跃进3—3XC井场，陈列了10多种钻头。“现在国内深井钻探普遍应用的都是我们的钻头，相较于进口，成本下降了一半。”中国石化江汉石油工程第二钻井公司副经理李锦峰介绍，“蓝色的是牙轮钻头，除了在钻杆的带动下能够转动外，前面的3个牙轮也可以旋转，能应对各种不同的地层。旁边这种金色的是PDC（聚晶金刚石复合片）钻头，它附着着非常坚硬的人工金刚石‘牙齿’，能够一点点啃下硬质岩层。”
在“又深又黑”的地下，如何准确找到油气？
在工地一角码放的金属杆引起了记者的注意。“这些金属探杆中安装有随钻测控仪器，经过迭代升级，可适应200摄氏度的高温，能够将垂深8000米以下钻井信号实时传输至地面，仿佛给钻头装上眼睛，可以随时调整钻头行进轨迹。”中国石化西北油田石油工程技术研究院钻井研究所工程师杨卫星介绍。
和常规钻井不同，“深地一号”跃进3—3XC井在几千米的地下来了一个大拐弯。由于油气资源位于塔里木河上游湿地自然保护区下方，钻井必须在生态保护区域之外先垂直下钻，然后再进行3400多米的水平钻进。“这应用了我们的超深大位移钻井技术。常规的钻井就像一根吸管插到底，在这里则像是用一根L形的吸管，插到底部后，再横向延伸。”杨卫星打了一个形象的比喻。
突破——
以技术创新挑战深地极限
特深井钻探是油气工程技术瓶颈最多、挑战最大的领域，要直面超高温、超高压、地层易垮塌等极端恶劣情况。而在塔里木盆地，还要面对“国内仅有，世界少有”的地下岩层组合。经过几亿年地壳运动，塔里木盆地的地层变得支离破碎，其构造被地质学家比作“一摞盘子摔碎了，又被踢了几脚”。
“世界上公认的钻完井13项工程难度指标系数，塔里木盆地有7项指标名列第一，其他指标也均在前列，综合难度全球罕见。在这里进行深地勘探是项涉及地质、物探、工程、钻井等多专业多学科的系统性工程。”王春生表示。
在如此深且复杂的地层寻找油气资源，就好比站在珠穆朗玛峰顶要看清雅鲁藏布江上的游船，怎样才能知道地下哪个位置埋藏着油气资源呢？
近年来，依托重大科技专项，我国在地质理论与工程技术两方面取得一系列创新成果，初步形成了深层—超深层成烃—成储—成藏油气地质理论，奠定了万米深层油气资源开采的基础。同时，依靠世界领先的三维物探技术，科研人员可以“看清”井位所在的地层结构，相当于为地层做了一次“CT”，让地下纵横交错的油气脉络更加清晰。
“纵使有系统的科学支持，但钻井有时就像‘开盲盒’。”张煜说，“目前我们的探井成功率能达到50%以上，远高于世界平均30%的水平，而开发井的成功率则达到100%。”
“对于深地塔科1井来说，打万米深井还存在很多空白领域，许多机理仍然不清，会出现难以预料的突变。但从理论到技术，再到装备，都有了长足进步，我们有信心把这口井打快打好。”王春生表示。
钻头24小时不停钻，在深地塔科1井的工地上，一排木盒子里装着一格格岩屑，对应着地层深度的编号。
除了油气发现，深地塔科1井还肩负着科学探索的任务。这些通往地球深处的钻井，如同一根根探针，探寻着地层深处的秘密，求解地球内部结构和演化规律，为地球科学研究进一步提供重要数据支持，也丰富着我们对于这颗星球的认知。
