10月15日9時16分，廣元劍閣，隨著金剛石鉆頭成功切入地下巖層，一項向地心探索的壯舉迎來重大突破——中國石油深地川科1井鉆探深度突破1萬米。

這一全球地質(zhì)條件最復雜、鉆井難度最高的深地“超級工程”已鉆穿23套地層，深入5.4億年前的震旦系地層，首次踏入四川盆地深部“無人區(qū)”，標志著我國在地球深部能源探索領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步。

深地川科1井于2023年7月正式開鉆，作為四川盆地首口萬米科學探索井，其肩負探索地球科學認知盲區(qū)、鍛造深地大國重器、打造油氣勘探開發(fā)原創(chuàng)技術(shù)策源地等重大使命。

“實施萬米深地探索工程，是比肩探月工程的‘國之重器’，事關(guān)國家科技和資源戰(zhàn)略?！敝袊こ淘涸菏苛_平亞這樣評價。

中國石油西南油氣田公司執(zhí)行董事、黨委書記何驍表示，取得萬米突破后，下一步深地川科1井將繼續(xù)向10520米的設(shè)計井深鉆進，力爭形成自主可控的萬米關(guān)鍵核心技術(shù)體系，推動高端裝備國產(chǎn)化，打造國際領(lǐng)軍人才和一流技術(shù)服務(wù)隊伍。

深地川科1井邁向萬米深地的過程

是一個不斷突破“禁區(qū)”的艱難歷程

未知地層、超難工程、勘探禁區(qū)

面對世界級挑戰(zhàn)

深地川科1井如何闖過“禁區(qū)”

實現(xiàn)萬米突破？

闖地質(zhì)“禁區(qū)”

“盲盒”變“明盒”

首次踏入四川盆地深部“無人區(qū)”

中國工程院院士孫金聲曾這樣類比超深層油氣勘探：“在8000米深的超深層尋找油氣，就好比站在珠穆朗瑪峰頂，要看清雅魯藏布江上的游船。”

對四川盆地來說，難度尤甚。富氣的四川盆地，天然氣資源量及產(chǎn)量全國第一，但同時地質(zhì)結(jié)構(gòu)極其復雜。以深地川科1井為例，設(shè)計井深10520米，要穿越25套地層，極難鉆地層的等級達到10級以上，為國內(nèi)乃至世界罕見。

“深地川科1井所在的雙魚石區(qū)塊，7000米以下就是未知地層?！敝袊臀髂嫌蜌馓锕镜刭|(zhì)勘探高級專家謝繼容說，所謂未知地層，過去沒有認識過，不清楚下面的地質(zhì)構(gòu)造是什么，“就像開盲盒一樣，要把抽屜里的格子一個個打開?！?/p>

中國石油東方物探公司西南物探院首席專家巫芙蓉深度參與了深地川科1井的前期地質(zhì)設(shè)計，她告訴記者，對于未知地層，一般方法是“用已知推導未知”，正常情況下10公里范圍內(nèi)會有預探井，但在雙魚石區(qū)塊，沒有任何一口井打到過這么深，最近的可參照井在40公里以外，可參照性很弱，“可以說7000米以下基本是‘盲打’。”

“地質(zhì)學家就像鉆井的眼睛，作用是指路?！敝袊臀髂嫌蜌馓锕究碧绞聵I(yè)部經(jīng)理趙容容說。如何讓“盲打”變“明打”？趙容容介紹，揭開未知地層的面紗，深地川科1井全面推進地質(zhì)工程一體化，通過精細刻畫地質(zhì)認識，精準分析地層、巖性組合等，為未知地層的鉆進指明方向。

黃文俊 攝

王文之常年在野外踏勘，作為中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院的一名博士后，為了更接近未知地層的奧秘，他和團隊跑遍了方圓100公里的野外露頭、剖面，“從地面推導地下，再結(jié)合三維地震進行地層分析?！蓖跷闹f，這些手段并非首創(chuàng)，關(guān)鍵在于精細，“我們搞地質(zhì)的也常年駐井，每天和搞工程的一起開會辦公，實現(xiàn)了地質(zhì)工程的深度融合?！?/p>

為摸清深地地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石物性等，深地川科1井鉆至7000多米時，每間隔幾米就會循環(huán)返出地下的巖屑。這些巖屑經(jīng)過標號、晾曬、烘烤后制成標本，經(jīng)現(xiàn)場科研人員精選后，作為判斷深地地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石物性的依據(jù)。

這也是地質(zhì)預測準確與否的關(guān)鍵。“地下可能有裂縫、溶洞、暗河，地質(zhì)預測準，可以想辦法繞開，預測不準，打到就很容易漏或者噴?！鄙畹卮?井井長陳力力告訴記者，截至目前，深地川科1井鉆探突破萬米大關(guān)，鉆穿23套地層，深入5.4億年前的震旦系地層，首次踏入四川盆地深部“無人區(qū)”，工程上也實現(xiàn)了“零事故、零復雜”的預期目標，這說明進入未知地層之后，地質(zhì)預測仍然保持了很高的準確性。

闖工程“禁區(qū)”

全球鉆井難度最高

7項工程指標位居世界第一

深地川科1井有7項工程指標的難度為世界第一，這讓其成為了全球鉆井難度最高的萬米科探井。

“俗話說，一深萬難?！敝袊臀髂嫌蜌馓锕竟こ碳夹g(shù)部副主任馬勇說，鉆到一定深度后，每向下鉆探一米，難度都呈幾何級數(shù)增長?！熬钸_到1萬米時，200攝氏度以上的高溫讓金屬鉆具像面條一樣柔軟，地層壓力超過130兆帕，相當于指甲蓋大小的區(qū)域承受著10多頭大象的重量?！?/p>

在鉆探過程中，通過地面鉆機傳輸動力，帶動一節(jié)一節(jié)連起來的鉆桿旋轉(zhuǎn)，推動鉆頭“啃”碎地下的巖石。當行進到地下八九千米時，將會連接1000多根鉆桿，消耗幾十個鉆頭，單單放下又取回鉆頭一次就需要花費3天的時間。

鉆井工程一度陷入困境。打到7800多米、在最難鉆的滄浪鋪組地層，巖石堅硬到“用榔頭一敲就火星四濺”?！?個小時才能打1米?！鄙畹卮?井常務(wù)副井長賀明敏回憶，專門研制的金剛石鉆頭放下去，很難嵌入地層，就像在硬玻璃上打滑，50米就打爛了3只，“起鉆之后，看見鉆頭被磨得‘慘不忍睹’。”

黃文俊 攝

當國外鉆頭廠商望而卻步，中國石油自研的個性化鉆頭成為攻堅克難的“殺手锏”。它們在地下萬米的黑暗中，一寸寸“啃”碎了前進的道路。中國石油工程技術(shù)研究院孫鈺淇，在井上的稱號為“孫鉆頭”，他和團隊一起連夜商討改進鉆頭方案，將鉆頭“牙齒”改為三排、200多顆，第一排是主切削齒，材質(zhì)為金剛石，起到切削作用；第二排改為孕鑲齒，金剛石加入碳化物粉燒結(jié)而成，以磨削為主；第三排是輔助切削，主要目的是保護主切削齒，延長使用壽命。

“每一米進尺都閃耀著科技的光芒，每一項紀錄都凝聚著創(chuàng)新的突破。”中國石油集團公司工程技術(shù)高級專家樂宏的這句話，已成為深地川科1井整個團隊深入骨髓的信念。

全鏈條科技攻關(guān)全面展開。中國石油設(shè)立多項重大科技專項，形成覆蓋全流程的10大技術(shù)系列——鉆機攻關(guān)，成功研制15000米智能鉆機；鉆井液攻關(guān)，成功攻克抗220攝氏度超高溫水基鉆井液和油基鉆井液；鉆具攻關(guān)，成功研制隨鉆測量儀器等多項技術(shù)利器……這些科技成果均達到國際先進水平，初步形成深地工程鉆完井技術(shù)圖譜，顯著提升我國油氣勘探開發(fā)國際競爭力。

闖油氣“禁區(qū)”

突破傳統(tǒng)地質(zhì)認識

萬米深層實現(xiàn)重大油氣發(fā)現(xiàn)

深地川科1井所在區(qū)域，傳統(tǒng)觀點認為，揚子西緣寒武系以混積為主、儲層欠發(fā)育，震旦系沉積時水體深，不利于碳酸鹽巖儲層發(fā)育，萬米超深層溫度、壓力高，影響了烴源巖有效性。

鉆探證實，寒武系龍王廟組發(fā)育厚層灘相白云巖儲層，油氣顯示豐富。10月7日，深地川科1井從地下9500多米深處，取出寶貴的震旦系巖心，地球變遷、油氣奧秘都藏在巖心里。連夜開展取心分析后，其最真實的形態(tài)給出了答案——有孔、有洞、有縫隙，儲層發(fā)育良好。這個“回答”證實了四川盆地在接近萬米的深層仍具備優(yōu)越的儲集條件，為四川盆地拓展了新的規(guī)模增儲陣地，揭示該區(qū)域廣闊的勘探前景。

黃文俊 攝

陳力力透露，在油氣發(fā)現(xiàn)方面，深地川科1井有望在川西北部地區(qū)震旦系-二疊系超深層發(fā)現(xiàn)多套天然氣工業(yè)產(chǎn)層，開辟規(guī)模有效利用萬米超深層天然氣資源的新局面，迎來新的儲量高峰增長期。

與普通油氣井不同，深地川科1井屬于科學探索井，除了尋找油氣資源之外，它還肩負著探索地球演化、生命起源和氣候變遷等重任。樂宏表示，在科學探索方面，深地川科1井有望解決關(guān)于揚子克拉通西北緣構(gòu)造-沉積演化、萬米超深層成烴、成儲、成藏機理等科學問題，形成四川盆地萬米超深層天然氣成藏理論。

來源：四川日報

編輯：張胤、侯濤