进军“深地” 寻求技术突破是关键

7月20日上午，四川盆地第一口万米深井——“深地川科1井”，在四川广元市剑阁县开钻，设计井深10520米。这是继我国今年5月30日在新疆塔里木盆地“深地塔科1井”后开钻的第二口万米深井。“深地塔科1井”设计深度为1.11万米，奏响了我国开启“万米深井”时代的序幕。钻井完工周期为457天，这将创造全球万米深井钻探用时最短纪录。

近年来，我国不断向地球深部进军，多次刷新“深地”开发纪录，可谓捷报频传。5月1日上午，中国石化公司部署在塔克拉玛干沙漠边缘的“深地一号”特深油气井——“跃进3—3XC油气井”开钻。该井预计钻深9472米，比珠穆朗玛峰的高度还要多620米，将刷新亚洲最深油气井纪录。5月2日上午，钻探完毕的另外一口位于塔克拉玛干沙漠腹地、深度8591米的顺北10斜井“深地一号”超深井，开井测试获高产油气流。

塔里木盆地是我国最大的内陆含油气盆地，在它的中心地带塔克拉玛干沙漠，深度超过8000米的钻井目前有120口，6000米以上的深井有1700多口，占全国超深井数量80%以上，生产的油气产量占比超过52%。这些井都有一个共同任务，就是把埋藏在沙漠下数千米的油气“请”出来。这项任务也被称为“深地工程”。2022年8月，中国石化塔里木油田在塔里木盆地开始实施“深地工程”钻探，这是我国地球深部探测领域的重大工程。

(资料图)

上天、入地、下海、登极是人类认识和探索自然的四大壮举。“深地”究竟有何吸引力？因为它潜藏着地球这颗蓝色星球的无穷奥秘，以及人类对未知领域的强烈好奇。开展深地探测、创新深地科学理论、发展深地探测技术、解释地球深部奥秘，成为解决人类面临能源资源和生存空间基本问题的重要路径。因此，向“深地”进军是地球科学发展的必然趋势，通过深地钻探就是窥探这些奥秘的主要手段。

按照国际通常标准，钻深4500米—6000米的井为深井，6000米—9000米的井为超深井，超过9000米的井为特深井。目前世界上已打出3口超过万米的特深井。

我国“深空”已实现航天器登月，“深海”已有载人潜水器抵达海洋最深处，登极也早已实现，而“深地”探索至今仍未突破万米。向极限超越，钻探万米特深井是实现我国高水平科技自立自强的必然要求。

“富煤贫油少气”是我国能源发展面临的现状。在新能源大规模应用之前，化石能源仍是经济社会发展的重要资源，而我国83%的深地油气仍有待探明开发，向深地进军就成为保障国家能源安全的必然选择。

作为入地的重要手段之一，深地钻井被视为深入地球内部的“望远镜”。已知地球平均半径为6371公里，但人类深地钻井垂直深度仅有12.262公里，这意味着人类花费300年时间向地心掘进还不到0.2%，如果将地球比作鸡蛋，那么现在连蛋壳都没钻破，所以向深地进军难度丝毫不亚于上青天。

那么，进军深地难在哪儿？首先面临的难题就是高温和高压。随着钻井深度持续增加，地层的温度和压力都将逐渐升高，到达万米地层200℃以上的高温能让金属钻具如面条般柔软，而近1300倍的大气压，甚至超过10万个大气压的高压环境也对工具装备、工程材料等带来前所未有的考验。与此同时，井筒内上千节相连的钻杆在给钻头传输动力时，六七百吨的自重也将给钻机带来极大负荷。钻井本身也会遇到易漏、易垮、易卡等多道“鬼门关”。

在塔里木盆地和四川盆地，我国大多数深地钻探更是难上加难。今年已开钻的塔里木和四川盆地特深井，对标全球13项工程难度指标，其中高温高压、高含硫等7项位居世界第一。

因此，在进军深地过程中寻求技术突破是关键，钻探深度越大就越需要更加高超的技术。近年来，中国石化自主研发的旋转地质导向钻井系统达国际先进水平，自主研发的高温高压测井仪器打破国外技术垄断，实现了从“打不成”到“打得准”“打得快”的跨越。这一切，让我国大陆科学钻探已跻身世界深部地学研究前列。

（作者系湖南省科普作家协会会员）

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