日前，我國首口超萬米科探井——深地塔科1井在地下10910米勝利完鉆，成為亞洲第一、世界第二垂深井。萬米之下到底有何“寶藏”？萬米鉆探過程中克服了哪些極限考驗？研發(fā)了哪些“技術(shù)利器”？完鉆的背后，又是什么樣的精神力量在支撐？為全方位、多角度展現(xiàn)深地塔科1井的重大意義與科技創(chuàng)新成果，即日起，《中國石油報》推出揭秘中國首口超萬米科探井勝利完鉆系列報道，從資源、工程、裝備、人物四個維度進行深入探究，敬請關(guān)注。

中國“智”造：重器戰(zhàn)沙海

——揭秘中國首口超萬米科探井勝利完鉆

系列報道·裝備篇

如果把一部手機扔進“火力全開”的家用烤箱，同時用重型液壓機不間斷下壓，它能不能繼續(xù)正常工作？如果讓一根金屬桿拉起兩列動車組，可否保證它絕不斷裂？

浩瀚的塔克拉瑪干大沙漠中，一批大國重器突破了這樣的極端考驗。近日，我國首口超萬米科探井——深地塔科1井鉆至10910米完鉆。向地求索的近600個日夜里，中國石油自主研發(fā)的萬米深鉆十大“技術(shù)利器”各顯神通（點擊了解詳情，《剛剛！中國石油一批“神器”曝光！》），護航深地塔科1井樹起“中國地標”。

鉆透“地下珠峰”，是一場征戰(zhàn)“科技沙�！钡钠D難探索。

極限挑戰(zhàn)

鍛造入地大國重器

超深、超高溫、超高壓、超高應(yīng)力、復雜壓力……擺在超深井鉆探面前的是世界級的技術(shù)難題�！皩�標全球13項工程難度指標，塔里木盆地的超深井有7項難度指標位居世界第一�！敝袊�科學院院士郝芳說。

超深井帶來的超重載荷，對裝備利器提出了“極限要求”。井筒中，千余根鉆桿自重就超過350噸。鉆探萬米深井，必須有一雙力大無窮的“手”和一條無比堅固的“能量紐帶”。

入地的“科技戰(zhàn)場”，由此開始。

大漠之中，一臺紅白相間的巨大鉆機巍然聳立。這座相當于24層樓高的“巨無霸”，是寶石機械自主研制的全球陸上首臺12000米特深井自動化鉆機。

“萬米鉆探作業(yè)過程中，管柱最大重量超過660噸，給鉆機提升能力帶來前所未有的挑戰(zhàn)�！睂毷瘷C械國家研究中心一級工程師、12000米特深井自動化鉆機主設(shè)計師李亞輝介紹，項目組攻克了超高鉆臺大載荷提升等難點，將鉆機載重提升能力由普通鉆機的三四百噸提高到最大900噸，可輕松吊起2列動車組。

攻破鉆機“提重物”的難題后，為鉆機打造“大腦”的重任擺在眼前。項目組創(chuàng)新研發(fā)了萬米級鉆機管柱自動化裝備，以觸控式操作實現(xiàn)了一體化管控，在井口區(qū)域幾平方米的范圍內(nèi)，優(yōu)化整合上百個動作，相當于把重達四五噸的單個設(shè)備，變成能夠協(xié)同作業(yè)的“機器人”，并使其運動狀態(tài)下的控制精度達到毫米級，自動化作業(yè)減少人工重體力勞動量達80%以上。

向深地進軍，1130余根鉆桿連起鉆機與鉆頭，在一端承受著幾百噸拉力時，另一端正處在145兆帕的高壓中。怎樣讓壁厚相當于指甲蓋寬的鉆桿承受住幾百噸的重量，讓渤海裝備鉆井裝備公司科技質(zhì)量中心副主任王顯林心急如焚。

“要提升鉆桿抗拉能力就要增大規(guī)格、提高鋼級、增加壁厚。3項參數(shù)均達到目前國際最高水平，從前的研發(fā)理論認識都不適用。例如焊接環(huán)節(jié)，高強度鉆桿摩擦焊接壁厚比常用鉆桿厚近一倍，對焊接設(shè)備和工藝都提出了極限挑戰(zhàn)。”王顯林回憶道。

在沒有經(jīng)驗可循的情況下，鉆桿研發(fā)團隊整天泡在車間里，逐一嘗試30多種方案。最終，他們在摩擦焊接工藝及熱處理工藝間隔時間等方面找到突破口，破解了超大壁厚高強度材料摩擦焊接等一系列技術(shù)難題，研發(fā)的高強度鉆桿整體抗拉能力達到942噸，相當于12架波音737飛機起飛重量的總和，多項性能指標創(chuàng)下國際最高紀錄，搭建起萬米井下與地面堅不可摧的“能量紐帶”。

萬米征程上，超硬復合片及高端鉆頭擊碎深地極硬巖石，超重載高壓尾管懸掛器當好套管“鐵抓手”，北石公司12000米頂驅(qū)為鉆機添動力……中國石油各企業(yè)一路攻城拔寨，催生了一批“大國重器”，登頂一個個深地科技“制高點”。

洞察“未知”

叩開萬米奧秘之門

2024年3月4日，在深地塔科1井鉆探深度突破萬米的歡騰聲中，塔里木油田企業(yè)首席專家、深地塔科1井井長王春生仍然心事重重。萬米之后，沒有任何鄰井參數(shù)可供借鑒參考�！敖酉聛砻肯蛳�1米，都像是在‘無人區(qū)’里鑿出一條路�！蓖醮荷�說。

破解未知，需要一雙洞察萬米深地的“慧眼”和一把打開地球深部奧秘之門的“金鑰匙”。

由地上向萬米之深的井里看，完成測井資料采集，舉世罕見。技術(shù)人員要在萬米深的井筒內(nèi)使用測量儀器，采用電、聲、核、磁等尖端手段，將鉆過的所有地層進行厘米級精準標定，尋找油氣資源。

一深生萬難。深地塔科1井需要配備超1.3萬米超長電纜，電纜自重增加，普通電纜承載力不夠；電纜加長還會導致電信號衰減，就像兩個人遠距離“喊話”，聽不清晰；井下溫度超過200攝氏度，電子元器件就像是被扔進了烤箱，難以正常工作……中油測井迎難而上，成立萬米超深井高溫高壓儀器研制專班，研制國產(chǎn)CPLog系列230攝氏度/180兆帕萬米通訊遙傳、陣列聲波、電成像等13種測井儀器，將工器具載荷由180千牛提高到300千牛，使地面動力與采集系統(tǒng)具備萬米深井作業(yè)能力，成功擦亮洞察油氣藏的“火眼金睛”。

把萬米深處的實物資料從地下“帶上來”，就要靠取芯工具這把“金鑰匙”。

取芯，簡單來講就是從地層中“抓取”一段巖石。而在萬米深層取得一塊5.4億年前的巖石標本，取芯工程師要操作著抖動如面條的鉆具，從極易破碎又如砂紙般堅硬的地層中，將萬米深部的巖石取至地面，難度可想而知。

為此，川慶鉆探創(chuàng)新研發(fā)了高強度取芯成套工具，取芯外筒螺紋抗拉、抗扭強度比常規(guī)取芯工具提高1.5倍以上，全力保障取芯安全；開展鉆頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化和水力學分析，層層精選每一粒金剛石，保證鉆頭的攻擊性、耐磨性和壽命。

“我們建立了取芯工具鉆柱動力學模型，每一次取芯方案都歷經(jīng)5輪以上研討，嚴格把控取芯施工工藝，終于從萬米深處獲取了珍貴程度堪比‘月壤’的巖芯資料�！贝☉c鉆探鉆采院一級工程師劉彬說。

只有創(chuàng)新才能自強。超高溫超高壓測井儀器、高強度取芯成套工具等裝備的創(chuàng)新突破，助力深地塔科1井鉆探創(chuàng)造全球電纜成像測井最深、亞洲陸上取芯最深等多項工程紀錄，為我國在世界范圍內(nèi)率先開拓“萬米深地油氣資源”新領(lǐng)域奠定了堅實基礎(chǔ)。

創(chuàng)新引擎

奏響深地探索強音

“我們團隊數(shù)十年一茬接一茬地攻關(guān)，獲得了不少成果。中國石油準備打萬米深井時，我們心里已經(jīng)有底了。”超重載高壓尾管懸掛器研發(fā)人員、川慶鉆探井下作業(yè)公司一級工程師劉運樓自信地說。

滴水穿石，非一日之功。深地塔科1井完鉆的“支撐力”，來自中國石油把創(chuàng)新作為第一戰(zhàn)略、著力高水平科技自立自強、建設(shè)能源與化工創(chuàng)新高地的深厚積淀。

深地塔科1井的“找油找氣先鋒”就是一個縮影。東方物探運用超深層地震勘探技術(shù)，對萬米地層進行高清晰“成像”，指明靶心，精準落實了萬米深層油氣的有利鉆探目標。在隨鉆過程中，應(yīng)用VSP技術(shù)，為鉆頭裝上了“導航儀”，全程動態(tài)監(jiān)測和指導鉆井軌跡，設(shè)計深度和實鉆深度誤差率僅為0.15%。這背后是東方物探歷時十余年攻關(guān)“兩寬一高”技術(shù)，助力我國地震勘探實現(xiàn)從技術(shù)“跟跑”“并跑”到部分“領(lǐng)跑”的“硬核”跨越。

每一米向下鉆進，都是“實驗室”與“井場”的深度協(xié)作。中國石油部署了“萬米超深層科學探索”重大科技工程，集智攻關(guān)研究，形成自主可控的萬米關(guān)鍵核心技術(shù)體系，助推我國深地鉆探系列關(guān)鍵裝備、工具、材料迭代升級。中國工程院院士孫金聲表示：“萬米深井的鉆探成功不僅是油氣工程技術(shù)上的壯舉，更是鉆采產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)型升級的里程碑�！�

每一次向地探索，都離不開科技攻關(guān)的強力支撐。近年來，中國石油著力發(fā)揮科技戰(zhàn)略先導地位和根本支撐作用，建設(shè)“五位一體”國家戰(zhàn)略科技力量，不斷深化科技體制機制改革，激活科技人才發(fā)展“一池春水”，自主創(chuàng)新能力基本實現(xiàn)從跟跑為主向部分并跑、局部領(lǐng)先、整體提升的深刻轉(zhuǎn)變，為保障國家能源安全提供不竭科技動能。

10910米不是深地征途的終點，向科技更高峰的“進攻”仍在繼續(xù)。中國石油將持續(xù)挑戰(zhàn)“禁區(qū)”，加強萬米深地科學研究，加快建設(shè)原創(chuàng)技術(shù)策源地，培育未來產(chǎn)業(yè)，為我國石油事業(yè)邁向高水平科技自立自強再添重器、再創(chuàng)輝煌！