【专家视点】中国正式加入万米深钻俱乐部
人类在探索宇宙空间的同时，也不断探索地心。石油工业堪称上天入地，堪比航空航天和深海探险。
“深地”成为中国油气发现主阵地
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。超深井钻探是油气工程技术瓶颈最多、挑战最大的领域。
近年来，世界新增油气储量60%来自深部地层，勘探潜力巨大。深层乃至超深层的油气资源已成为我国能源构成的重要组成部分。我国油气资源主要分布在塔里木、鄂尔多斯、松辽、渤海湾、四川、准噶尔以及柴达木等七大盆地。但与中东地面就能冒油的情况有所不同，我国已知的超过三分之一油气资源，都分布在4500米的地下，有的甚至更深。
塔里木盆地和四川盆地是我国两个最丰富的深层油气盆地，在塔里木盆地，这里更是有超过八成以上的石油，埋藏在6000米以下的超深地层。
我国油气勘探开发工程技术与装备水平正在进入万米深层时代。
中国石化在塔里木盆地积极“向地球深部进军”
中国石化积极“向地球深部进军”，打造“深地一号”示范项目。以技术突破挑战深地极限，创新发展深层海相地质理论和勘探技术，自主研发的旋转地质导向钻井系统整体达到国际先进水平，自主研制的高温高压测井仪器打破国外技术垄断，形成了万米特深井安全高效钻井等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，为“地下珠峰”的油气直达地面架起了高速通道。
2023年5月1日，中国石化在塔里木盆地开钻亚洲当时最深的油气井，名为“跃进3-3XC油气井”。该井的设计井深为9472米。位于新疆阿克苏地区沙雅县，塔克拉玛干沙漠边缘。此前，它仅用时4.5天完成上部1500米地层的封固，此次开钻设计21天内钻达石炭系地层，将创这一区带提速提效新纪录。该井由中国石化石油工程公司承钻，并提供相关技术服务。
跃进3-3XC井深达到9472米，比珠穆朗玛峰的高度还要多624米。除了超深井具有的地质结构复杂、高温、高压、高含硫化氢等难题，该井还设计有3400多米的水平钻进距离，面临套管下入难、岩屑在水平段易形成“岩屑床”等新问题，施工难度国内罕见，这一长度刷新了亚洲超深层钻井水平位移纪录。
跃进3-3XC井地处塔里木河上游湿地自然保护区的红线之外，但开采的油气却来自保护区下方7200多米处的超深层。中国石化方面介绍称，西北油田创新运用超深大位移技术，就像站在两米开外喝豆浆，先将吸管插进杯子、再横向延伸，在地层下水平延伸3400米后获得丰富的油气资源。同时，想要在“又深又黑”的地下，通过大位移水平井准确找到油气，还必须给钻头装上“眼睛”。
西北油田采用超深高温高效定向技术，利用高精度随钻测控系统将垂深7000米以下信号实时传输至地面，让钻头犹如长了眼睛，随时调整钻头行进轨迹，像“贪吃蛇”一样在7200米深的地下快速行进，实现了水平井由短距离到长距离、由长周期到短周期的跨越。
此外，该井采用的新型电动钻机与普通钻机相比，载重提升能力由三四百吨提高到近700吨，相当于同时吊起120头成年大象。同时，配套了钻台机械手、铁钻工、液压猫道等多种自动化设备，在减轻工人劳动强度的同时，大幅提升了安全标准。
中国石油在塔里木盆地开钻中国第一口万米深地科探井
2023年5月30日，我国首个万米深地科探井在新疆塔里木盆地正式开钻，这口井被命名为“深地塔科1井”，预计钻探深度11100米，位于塔克拉玛干沙漠腹地。开钻前，地面架设起约20层楼高的钢铁塔架，稳稳矗立在流沙之上。开钻后，重达2000多吨的钻头、钻杆、套管等将深入地下，穿透白垩系等10多个地层，成为探索地球深部的“望远镜”。
深地塔科1井设计钻完井周期为457天，将成为全球第二口陆上垂深超万米的井，也将创造全球万米深井钻探用时最快纪录。中国石油塔里木油田勘探事业部经理 段永贤：通过一系列技术攻坚，我们钻探一口8000米深井，从2007年700多天缩短到现在平均用时180天，最快百天之内，大大加快了塔里木盆地超深勘探的步伐。
中国工程院院士 孙金声：塔里木盆地对标全球13项钻完井的工程难度指标，比如说高温、高压，砾石层的厚度、盐层的厚度与套损、盐水压力的系数，高含硫等这7项指标属于世界级的难题，它都名列第一。
在五亿年前的寒武纪时期，塔里木盆地还被称作塔里木海，亿万年的沧桑变化，让海洋中沉积的碳酸盐岩地层深埋在数千米的地下，慢慢形成了石油和天然气。塔里木盆地地质条件与世界其他盆地完全不同，地质构造复杂多样，油气藏普遍存在超深、超高温、超高压等勘探开发难题。在塔里木盆地打井，钻井到达一定深度极限后，每向下一米，难度都面临着几何倍数增长。
万顷流沙下覆盖着巨厚的岩石，这些岩石已沉积亿万年之久，从岩石之间撬开油气通道，需要克服极高温、极高压和极高的地应力。要想“拿到油”，首先要通过钻井作业，在地面和地下油气藏之间，修一条能让油气流动的高速公路。 但是要修一条“万米之路”，并不容易。
中国科学院院士 郝芳：全球从勘探角度上最深大概是万米，塔里木盆地不仅深，演化历史更加复杂，它更多是缝洞型或者是断裂这样的储层类型，应该说难度更大。
一深带来万难，钻探万米深井面对无数未知的挑战，对钻井设备、工具、仪器、工作液等提出更高的要求。在万米以下高温环境中，钻井工具都变得像面条一样柔软，打一口井需要攻克井漏、卡钻、地层垮塌等几十道难题。万米深井需要连接1000多根钻杆，由于高温高压下钻杆就像“煮熟的面条”一样，操作起来很难控制。同时，面对地下超过200摄氏度的高温，一般设备和仪器内的电子元器件、橡胶件等就会损坏失效。
针对超深和塔里木特殊的地质结构带来的困难，钻探深地塔科1井使用的钻机，是我国自主研制的、全球首台12000米特深井自动化钻机，高82米，相当于24层楼房的高度，与普通钻机相比，载重提升能力由三四百吨提高到最大900吨，相当于同时吊起150头成年大象。配备了全套管柱自动化系统，双司钻集成控制系统，一键式起下钻操控系统，在减轻工人劳动强度的同时，大幅提升了安全标准。同时创新研发耐220摄氏度超高温工作液、五开井眼井身结构等技术，为钻探万米特深井提供技术和装备保障。
为保障万米级特深井“打成、打快、打好”，中国石油宝鸡石油机械公司牵头，联合中国石油技服、塔里木油田、西部钻探等多家企业攻关，相继攻克智能控制一体化平台集成技术、钻井自主决策工控系统、超高重载井架底座等一批关键核心技术装备。深地塔科1井还提供信息物联系统，实现设备状态及运行参数远程监测，以确保钻井实时监测、维保服务、数据管理、远程支持服务。
深地塔科1井所在的塔里木盆地油气大多蕴藏在6000米以下，8000米以下油气地质资源总量超过90亿吨油当量，占全国超深层资源量的一半以上，勘探前景十分广阔。
中国石油塔里木油田油气工程研究院院长 冯少波：深地塔科1井肩负着科学探索与油气发现两大任务，这口井取得突破以后，对于保障国家能源安全具有重大战略意义，对于抢占科技制高点具有重大实践意义，对于寻求油气资源规模具有重大现实意义。
中国石油在四川盆地开钻中国第二口万米深井
2023年7月20日，我国首次在四川盆地开钻万米深井——“深地川科1井”，这是继塔里木盆地“深地塔科1井”后我国开钻的第二口万米深井。
“深地川科1井”由中国石油西南油气田主导实施，设计井深10520米。该井位于四川盆地西北部剑阁潜伏构造，区域超深层叠置多套优质储层，成藏条件优越，一旦成功将有望发现新的超深层天然气增储目标区。
随着地壳运动历经数亿年构造演化，四川盆地由汪洋大海变成了山地丘陵，内部构造变形强烈，地质结构极其复杂，超深层勘探开发难度居国内首位。
地处四川盆地的深地川科1井因其复杂的地质结构成为全球钻进难度最高的万米深井之一，对标全球13项工程难度指标，深地川科1井7项难度指标位居世界第一。
其钻井难度主要体现在超深、超高温、超高压。据专家估算，深地川科1井面临的压力系统高达10套，是其他万米深井的2—5倍，堪称全球压力系统最复杂的万米深井；万米之下，224摄氏度的高温让金属钻具像面条一样柔软，138兆帕超高压环境如同潜入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，极易发生井壁坍塌、井喷井漏、材料失效等复杂事故。
针对以上难题，西南油气田公司联合攻关团队，科学设计井身结构，攻克抗超高温的钻井液研发，同时采用我国自主研发的1.2万米特深井自动化钻机，配备钻台机械手、动力猫道等自动化装置，全面解决核心技术“卡脖子”问题，装备国产化率大幅提升至90%以上。
深地川科1井所在区域超深层叠置多套优质储层，成藏条件优越，一旦成功将有望发现新的超深层规模天然气增储目标区，开辟我国陆上万米超深层重大战略接替新领域，将进一步揭示震旦系地层之下的演化秘密，对探寻万米超深层规模油气资源、创新形成我国特超深层油气成藏地质理论、推动我国油气工程核心技术装备能力进步意义重大。
中国工程院院士罗平亚表示，将以万米深井的科技攻关为契机，打造一批油气勘探超深层领域的“国之重器”，形成一批基础性、原创性的科研成果，创建一批工程技术的工艺标准、规范和专利，打造国际领军人才和世界一流技术服务队伍，不断提升国家在油气勘探开发领域的核心竞争力和国际影响力。
近几年，塔里木油田在南天山钻探的气井平均井深都超过了8200米，已累计钻探超深井1600口。钻井、测井、固井多项指标创造纪录，相继发现两个万亿立方米大气区和10亿吨级油气区。
中国石油塔里木油田勘探事业部经理 段永贤：今年已完钻的37口超深井，其中14口井深都超过了8000米，目前，我们油田钻井平均井深已接近7100米，是我国平均钻井井深最深的油田，超深层成为我们增储上产的核心阵地。作为我国超深层油气勘探开发的领跑者，塔里木油田从4500米打到6000米经历了10年的时间，从7000米打到9000米，用了17年。2023年3月，位于塔克拉玛干沙漠腹地的果勒3C井，以9396米的深度刷新亚洲最深水平井纪录。
中国正式加入万米深钻俱乐部
目前有万米深钻能力的国家并不多，主要是中国、美国和俄罗斯。目前，全球总共钻探万米深井68口，其中49口是近10年完成，主要由美国、俄罗斯等国家实施。
目前陆上垂深超万米井只有1口，是苏联1970年开始在科拉半岛钻探的科拉SG-3井，垂深12262米，历时23年。
目前世界最深的油气井是埃克森石油天然气公司在库页岛萨哈林-1号项目实施的鄂霍次克海Chaivo油田Orlan平台所完成的钻井，井深达15000米。这一纪录是在2017年11月创造的。
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