四川盆地首口萬米科學探索井——中國石油深地川科1井。
黃文俊攝
今年初，中國石油深地塔科1井鉆探深度突破1萬米時，司鉆房內的技術人員激動地歡呼，鼓掌慶祝。
中國石油深地塔科1井帶回的萬米地質資料。
金 添攝
新疆塔克拉瑪干沙漠腹地，矗立著一座紅白相間、20多層樓高的鉆機。地下，千余根鉆桿相連，鉆入12套地層，通往地球深處，這就是中國首口超萬米科探井——中國石油深地塔科1井。
上天，下海，入地，被視作人類探索自然的三大壯舉。“十四五”時期，中國深地工程不斷取得新突破，在鉆深深度、技術裝備、科學認知等領域實現跨越發展，曾經遙遠的“地下珠峰”，成為可及的探索前沿，為國家能源安全提供堅實保障。
深地塔科1井刷新5項鉆探紀錄
完鉆，10910米！
2025年2月20日，中國石油集團對外宣布，中國石油深地塔科1井勝利完鉆，掘進地下10910米。
這口井位于新疆阿克蘇地區沙雅縣境內，是中國石油在塔里木盆地實施的重大“深地工程”。
在油氣鉆探領域，深度為4500米至6000米的油井為深井，6000米至9000米的為超深井，深度超過9000米的為特深井。要在地下打一口深井，進行油氣探測，這難度，業內人士描述得很生動：在8000米以深的超深層尋找油氣，好比站在珠穆朗瑪峰頂，看清雅魯藏布江上的游船。
“萬米科探井是全球油氣勘探領域的一項超級工程，鉆探深度相當于鉆穿珠穆朗瑪峰后，又向地下繼續鉆進2公里多，風險難度非常大。”中國石油塔里木油田公司執行董事、黨工委書記王清華說。
困難首先來自嚴峻的作業環境。塔克拉瑪干沙漠腹地常年干旱少雨、風沙彌漫，夏季最高氣溫達50多攝氏度，冬季最低氣溫接近零下30攝氏度，對施工人員挑戰極大。
再看地下。萬米鉆探要面對復雜的地層巖性變化，從地面到萬米深地，鉆穿地層層系越多，巖性越復雜。在深地塔科1井，自上而下要穿透12套地層，尤其是越接近目標井深的地層，巖性變化就越快。而每一次地層巖性變化，都需要更換與之適應的鉆頭、調整鉆井液的各項配比。據統計，靠近地表的中淺層，一顆鉆頭一天最多能打600米進尺。而在萬米以深，棱角分明的鉆頭平均進尺不過30米，就會磨損得近乎光滑，極端情況下，每天鉆探進尺不過數十米。
超高溫、超高壓，也是入地萬米的極致挑戰。深地塔科1井井下最高溫約達220攝氏度，隨之而來的，是145兆帕的超高壓，這相當于在指甲蓋大小的面積上施加1.45噸重量。在井內，1130多根鉆桿首尾連接，自重超350噸，而最細的鉆桿，僅有拳頭粗細，如面條般柔軟，斷裂風險高。深地塔科1井井長王春生還記得，鉆頭距離萬米僅差23米時，鉆桿在井中突然斷裂，后經15天連續奮戰，各種問題才得以解決。
“面對困難挑戰，我們集結了地質、物探、鉆完井等多專業領域專家人才，組建萬米深井攻關團隊，在‘死亡之海’打出‘中國深度’。”王清華說。終于，今年初，我國首口萬米深井打成，刷新全球陸上鉆井突破萬米最快、全球尾管固井最深、全球電纜成像測井最深、亞洲直井鉆探最深、亞洲陸上取芯最深等5項鉆探紀錄。
每一米鉆進都伴隨科技支撐
一口萬米深井完鉆，意味著什么？
“深地塔科1井的順利完鉆，不僅刷新了系列工程技術紀錄，更重要的是，這是我國首次獲取到萬米以深地質資料，同時驗證了塔里木盆地在萬米深層仍有油氣資源潛力。”中國科學院院士郝芳說。
塔里木盆地是中國最大含油氣盆地，油氣藏埋深普遍在6000米到1萬米，油氣資源豐富、勘探潛力巨大。作為大型復合疊合盆地，疊加多期構造運動，這里有超深層極其復雜的地質情況，被世界公認為“勘探禁區”。
在這樣的“勘探禁區”成功掘地萬米，有何秘訣？
“可以說，深地塔科1井的每一米鉆進都伴隨著科技的支撐作用。”中國石油天然氣股份有限公司總地質師兼集團公司科技管理部總經理江同文說。
鉆井離不開鉆機。在深地塔科1井作業過程中，下套管時最大噸位達到665噸，常規鉆機無法滿足鉆探所需的提升能力。為此，中國石油集團自主研制了全球陸上首臺12000米自動化鉆機，其提升能力達900噸，可輕松吊起2列動車組，自動化作業減少人工重體力勞動達80%以上。
鉆井對鉆頭的要求也很高。為了適應不同巖性地層，項目團隊自主研制了超硬復合片及高端鉆頭，這好比破碎深地極硬巖石的“鐵齒銅牙”，全力保障鉆井提速。團隊還研制了移動式井場巖樣測量成像系統，現場給出井巖芯“做CT”“核磁”，及時發現油氣顯示，快速識別儲層。
抗220攝氏度水基鉆井液、高韌性高強度鉆桿、抗240攝氏度高強度成套取芯工具等技術利器……這些自主研發的萬米深鉆技術利器，深地塔科1井項目一共具備10項。
產業鏈創新合力，也是深地工程掘進萬米的重要推力。套管產品由寶鋼股份自主研發，鉆頭復合片產自中國石化江鉆公司……“深地塔科1井鉆探配套形成了自主可控的萬米關鍵核心技術體系，助推我國深地鉆探系列關鍵裝備、工具、材料迭代升級。”王清華說。
“該井成功完鉆，證明萬米深鉆系列技術利器經受住了超深、超高溫、超高壓、超高應力、復雜壓力系統等極端工況的考驗，鍛造出可比肩‘萬米深潛’‘嫦娥探月’的‘國之重器’，標志著我國掌握了萬米深地鉆探技術，在我國鉆探工程史上具有里程碑式的重大意義。”江同文說。
從“偶爾突破”跨向“日常作業”
掘進深地，難度不小，為何中國要不斷推進這項工作？
一方面，這與保障能源安全密切相關。
中國人口數量龐大，能源消耗量大，但“富煤貧油少氣”的資源稟賦，決定了石油、天然氣對外依存度較高的能源格局。
在中國，多數油氣產自深度小于4500米的中淺層，但伴隨中淺層油氣勘探開發程度提升，油氣發現的難度也越來越大。當前，我國深層、超深層油氣資源達671億噸油當量，占全國油氣資源總量的約34%。“向大地深處找油氣”，深層、超深層已成為我國油氣重大發現的主陣地。
“近年來，我國加大了超深層油氣領域的勘探開發力度，中國石油在新疆和四川等地區的6000米至9000米深度，已發現1個10億噸級大油田和3個萬億立方米級大氣區。”中國石油天然氣股份有限公司副總裁兼集團公司油氣新能源公司執行董事何江川說。目前，8000米以深領域已成為我國重要的油氣接替領域。中國石油國內探區8000米以深領域剩余資源174億噸油當量，在塔里木盆地庫車山前、準噶爾盆地南緣、四川盆地川中古隆起北斜坡等地區已實現重大勘探突破。“超深層領域是我國未來油氣勘探重大戰略發展方向”。
另一方面，深地工程也肩負著“打開地球密碼箱”的期待。
萬米以下深地有什么？地下10001米，是灰白色的粉晶云巖；10780米，有泥金色的云質灰巖；10906米，石墨色的泥巖……深地塔科1井鉆探過程中，取出了顏色形態各異的巖石樣品。
“研究萬米深部巖石的物理化學特征，能揭示5億至6億年前沉積盆地的古環境、古氣候和古地理演化規律，探索古海洋的形成演化及其對沉積盆地發育的控制作用。”何江川說。掘進萬米深地，還能研究超高溫壓條件下油氣的生成機理、相態的變化規律和排出效率，油氣儲集層發育情況和油氣富集的分布規律。這將有力支撐地球深部結構與物質組成、地球演化、氣候變遷等重大基礎科學問題研究。
萬米科探井的成功完鉆，更是中國鉆探工作從“偶爾突破”跨向“日常作業”的生動注腳。
“十四五”時期，中國深地資源開發按下加速鍵。在四川盆地川東北地區，我國第二口萬米科探井——中國石油深地川科1井的鉆井平臺上，鉆桿正加速向地下萬米挺進；在山西省西部，我國最大煤巖氣田——中國石油大吉氣田年產能突破25億立方米，成為我國天然氣產量增長的重要接替資源；在新疆，中國石化“深地一號”順北油氣田，150多口深井平均深度在8000米以下。目前，“深地一號”已累計提交探明石油地質儲量2.76億噸、天然氣2093億立方米，累產原油590.7萬噸、天然氣56.4億立方米，建成年產300萬噸油氣當量的陣地。
“萬米深層的油氣顯示、珍貴數據和寶貴鉆探經驗，為實現我國深地科技自立自強、助力‘能源的飯碗必須端在自己手里’作出重要貢獻。”郝芳說。
入地萬米，并非終點。探索深地，中國人的腳步正向更深、更精、更廣邁進。
