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全球钻井难度最高万米深井在四川盆地开钻

发布时间：2023/7/20

7月20日，在四川广元市剑阁县姚家镇明兴村，全国第二个、四川首个万米深地科探井正式开钻。这口井被命名为“深地川科1井”，预计钻探深度为10520米。
相比万米之上航线密布的高空，万米之下的地底显得有些冷清，少有人关注。而这份神秘不禁让人好奇：打一口万米深井会通向哪里？万米之下的地下世界是何模样？一路向下会遇到什么？为何要去？近日，记者就上述问题采访了参与“深地川科1井”钻探的中国石油西南油气田公司相关工作人员，揭开了“地下万米之旅”的“冰山一角”。
“万米之下的四川地底到底什么样，可能需要等到600多天才会有答案，目前暂时没有可以借鉴参考的对象。”中国石油西南油气田公司总地质师杨雨介绍说，目前四川已在6000到8000米超深层的蓬莱震旦系-下古生界取得重大勘探突破，证实了深层-超深层具备形成万亿规模岩性气藏群的条件。8000 米以深钻井仅“五探1井”和“蓬深6井”两口，勘探程度极低，“所以就算是对油气勘探业内专家而言，万米之下的地底也是知识盲区，目前相对明确的是，根据地质学研究，该处万米地下大约是5到6亿年前形成的。”
与普通油气井不同，“深地川科1井”属于科学探索井，除了寻找油气资源之外，它还肩负着探索地球演化、生命起源和气候变迁等重任。地下世界的模样藏在一块块“岩石之心”中。“说到勘探大家一般都会关注能否发现油气资源。在业内看来，科学探索和油气发现同样重要。如果资料不完整，科学探索的意义就会很有限。这里所说的资料，首先就是岩石即岩心。”杨雨表示，地下深处开采出来的岩心重见天日的那一刻，会将地层中记录的海陆变迁、气候冷暖的线索呈现于世人眼前。你能想象四川盆地曾是一片汪洋吗？整个四川盆地地下存在大量盐、卵石，还有大量海洋贝类以及鱼类化石。它的历史演变过程是海洋-湖泊-盆地。
据悉，在科学探索方面，“深地川科1井”的目标是解决关于扬子克拉通西北缘构造-沉积演化、万米超深层成烃、成储、成藏机理等科学问题，形成四川盆地万米超深层天然气成藏理论；在油气发现方面，有望在川西北部地区震旦系-二叠系超深层发现多套天然气工业产层，开辟规模有效利用万米超深层天然气资源的新局面，迎来新的储量高峰增长期。“通俗地说，形成一张川西北边缘区域万米地下油气地图。”该负责人解释说，这张地图可能还是3D的，不光有产油的点位，还是储油的地层。虽然已是万米深处层层挤压之下，仍然有空隙储存油气。
没有金刚钻，别揽瓷器活。“万米深井钻探甚至可以说登月还难。”中国石油西南油气田公司工程技术处副处长马勇解释说，全世界成功登月的国家有美国、苏联、中国三个，而目前全球仅有两口万米深井，包括苏联的“卡拉3井”以及美国的“泰博探井”。中国将有望成为第三个实现万米深井的国家。万米深井钻探过程中面临将会面临很多挑战，其中最大的难题是高温。“深地川科1井”的最高温度预计高达220℃到230℃，之前几乎没有超过200℃的。高温对金属材料、橡胶材料、电器元件里传输信号的材料都是极大的考验。
马勇回忆说，在反复论证期间，大家有很多担心，九千米能打成不代表一万米能打成。井深超过七八千米往下每走一米，难度不是线性增长，是指数增长，通俗地说，难度可能呈爆炸式的陡升，无法预估。在地底的黑暗中，由特殊工艺铸造的钻头，会用它的金刚石牙齿打碎层层地层，一路向下。为钻头传输动力是与之相连的钻杆。
理论上打的井有多深，钻杆就得有多长。单根钻杆的长度大约10米，直径在14厘米左右。深入地下万米，需要1000多节钻杆相连。到了地下9000米的高温环境下，钻杆就像煮熟的面条一样软，操作起来很难控制。而且钻杆无成像功能，很多时候只能凭经验判断。
另外“深地川科1井”不光与其他钻井一样面临着井喷井漏等风险，并且风险更大。该井面临着系统多样性的考验，这也是该井和“深地塔科1井”的区别。马勇表示，“深地塔科1井”可能就2~3个压力系统，而“深地川科1井”多达10套压力系统，压力系统复杂，钻井速度就慢，因为每个压力系统都要兼顾，钻井的外部环境随时在变，井喷井漏等风险大大增加。最后，钻到一万米左右，面对未知地层，可能面临钻不动的情况。这里的钻不动可能是由很多因素叠加造成的，而并非钻头不够硬的问题。
“实施万米深地探索工程，是比肩探月工程的‘国之重器’，事关国家科技和资源战略。”西南油气田公司企业技术专家赵路子说，“深地川科1井”有四个目标，其中科探目标是获取万米地质资料，突破传统地质认识，形成我国特超深层油气成藏地质理论；预探目标是力争获得重大发现，实现全球陆上万米垂深油气发现零突破；工程目标是形成自主可控的万米关键核心技术体系，推动高端装备国产化；人才目标是打造国际领军人才和一流技术服务队伍。我国正处在天然气开发快速发展期。自2021年开始，我国已成为全球除美国、俄罗斯、伊朗之外第四大天然气产量大国，天然气当量已超过油的当量，成为我国能源保护的新支柱。
赵路子介绍说，天然气产业大国都有一个千亿方气田作为支撑，但我国没有。我国有很多个几百亿方、几十亿方的气田。对此，中国能源战略研究中心提出，没有千亿方气田，就建设一个千亿方盆地。四川盆地深层、超深层天然气资源潜力巨大，是未来增储上产的重要区域。四川盆地勘探开发时日已久，浅层、难度小的层系已开发的比较完善了。四川盆地要建设千亿方基地，主要要靠深层和超深层。“深地川科1井”可以说是四川打开千亿方盆地的“钥匙”。
针对万米深井，中国石油西南油气田公司和川庆钻探工程公司，进行了多项科技攻关，主要涉及到设备，包括工具、材料等。“目前钻井设备这方面我们还有一些短板，这也是很多钻井团队所面临的问题。”马勇表示，新研发的设备以及相关技术，都将在“深地川科1井”的钻探的过程中，迎来最严苛的考验。真金不怕火炼，只有通过了实践这关才算是真的突破。与此同时，承担钻探任务的团队也将面临重重难题。迎难而上，这些也都是要去往地下万米深处的动力之一。而万米深地勘探能力正是我国端牢能源饭碗的底气。打一口万米深井可能会通向一处油气资源，与此同时，在这条于黑暗中不断求索之路的另一端，赫然伫立着一个资源勘探强国。

来源于：西游记