不久前，在塔里木盆地腹地，我國深地工程獲得重大突破，首口超萬(wàn)米科探井——深地塔科1井完成鉆井任務(wù)。深地塔科1井以10910米的垂直深度，不僅創(chuàng )下亞洲第一、世界第二的鉆探奇跡，更標志著(zhù)中國深地資源勘探進(jìn)入“萬(wàn)米時(shí)代”。

　　這項工程的背后，是自主研發(fā)的十大技術(shù)利器組成的“超級鉆地軍團”，它們如同精密運轉的工業(yè)心臟，支撐著(zhù)這場(chǎng)與地球深部的對話(huà)。

　　深地利器

　　全球首臺12000米特深井自動(dòng)化鉆機 

　　82米鋼鐵巨塔，相當于24層樓的高度。這臺全球首臺12000米特深井自動(dòng)化鉆機，搭載著(zhù)國內功率最大的6000馬力鉆井絞車(chē)，900噸提升系統可輕松吊起兩列動(dòng)車(chē)組，其智能控制系統實(shí)現了鉆井作業(yè)全流程自動(dòng)化。

　　中國石油寶雞石油機械高級工程師 李亞輝：我們自主研發(fā)的超大負荷提升系統，輕松滿(mǎn)足特深井鉆探的超深、超重挑戰。同時(shí)，我們還自主研發(fā)了鉆機智能控制系統、配備了全套自動(dòng)化井口操作設備等先進(jìn)裝備，實(shí)現了鉆井作業(yè)的自動(dòng)化、智能化。

　　這臺鉆機配備的管柱自動(dòng)化處理系統，通過(guò)機械臂與智能算法的協(xié)同，實(shí)現從鉆桿提升到下鉆的無(wú)縫銜接。其搭載的隨鉆監測系統，如同安裝在地下萬(wàn)米的“電子眼”，實(shí)時(shí)回傳井下溫度、壓力等48項關(guān)鍵參數，為決策系統提供精準數據支撐。

　　中國工程院院士 孫金聲：攻克了900噸頂驅、70MPa超高壓鉆井液循環(huán)系統等核心部件的“卡脖子”難題，推動(dòng)鉆機提升能力和鉆井液泵送能力等取得重大跨越，實(shí)現了高端鉆機設計與制造全過(guò)程自主可控。

　　入地尖兵

　　超高溫高壓鉆探裝備集群

　　鉆探超萬(wàn)米深井，面臨超高溫、超高壓、超重載荷、頻繁起下鉆等嚴苛復雜的作業(yè)工況，技術(shù)人員除了研發(fā)12000米特深井自動(dòng)化鉆機，在鉆頭、鉆桿、測井儀組成的“入地尖兵”集群，正在創(chuàng )造新的技術(shù)奇跡。 

　　鉆頭不到，油氣不冒，入地萬(wàn)米鉆頭首當其沖。為在地下萬(wàn)米取出巖芯，我國自主研制了高強度取芯鉆頭，順利取出了連續巖芯。

　　中國石油塔里木油田企業(yè)首席專(zhuān)家 王春生：這種鉆頭是取芯鉆頭，中間是空的，我們取的芯就是通過(guò)這個(gè)來(lái)取的。中間是空的，周邊破巖，中間巖石是個(gè)巖柱子，順著(zhù)這個(gè)孔就進(jìn)去了。

　　鉆到地下10910米，需要鉆穿塔里木盆地12套地層。地層巖石性質(zhì)變化很快，有的地層像橡皮糖很軟，有的地層則像水果糖很硬很脆，需要不同類(lèi)型的鉆頭去鉆探。

　　深地塔科1井鉆頭廠(chǎng)商負責人 賈?。何覀冊阢@進(jìn)萬(wàn)米深井中用到的金剛石鉆頭，其核心材料金剛石復合片是在1500℃的高溫以及80000個(gè)大氣壓的極端條件下制造而成，這種壓強相當于8頭重達10噸的大象同時(shí)站在一個(gè)指甲蓋大小的面積上所產(chǎn)生的壓力。在經(jīng)歷技術(shù)引進(jìn)和研發(fā)升級后，目前已經(jīng)實(shí)現了國產(chǎn)化。

　　除了高溫高壓，萬(wàn)米深層還有巖石劇烈擠壓，為此，我國專(zhuān)門(mén)設計制造了兩種世界上強度級別最高的高抗擠毀氣密封套管。

　　寶鋼股份鋼管條鋼事業(yè)部產(chǎn)品設計技術(shù)首席工程師 盧小慶：專(zhuān)門(mén)設計開(kāi)發(fā)了目前世界上鋼級最高的BG155V套管鋼級材料。它的強度級別大于1068MPa、沖擊韌性大于100J，而且在220℃高溫環(huán)境下可保持鋼級級別不降低?？箶D毀能力分別達到159MPa和169MPa，均高于ISO國際標準規定的最高鋼級套管24%以上。

　　此外，全球首套萬(wàn)米超高溫測井儀在240℃環(huán)境中連續工作72小時(shí)，獲取完整地層數據。移動(dòng)式巖樣成像系統則為巖芯進(jìn)行現場(chǎng)CT掃描，實(shí)現油氣顯示“零時(shí)差”發(fā)現。

　　“血液”支撐

　　國產(chǎn)鉆井液助力超萬(wàn)米鉆井

　　鉆井液被喻為鉆井的“血液”，在超萬(wàn)米科探井鉆進(jìn)過(guò)程中，遭遇嚴重井漏和嚴重坍塌等極其復雜的工況，依托我國自主研發(fā)的超高溫水基鉆井液體系，成功完成了鉆井任務(wù)。 

　　大家看到的流動(dòng)的液體就是鉆井液，它具有攜帶巖屑、平衡地層壓力、冷卻鉆頭等多種功能。這口井鉆探到萬(wàn)米之下，鉆井液體系也經(jīng)受了前所未有的考驗。

　　中國石油塔里木油田鉆井液企業(yè)高級專(zhuān)家 尹達：打到10289米，瞬間1800米的泥漿沒(méi)了，很大的漏速，當時(shí)起鉆非常困難。因為巖屑往下掉，臨時(shí)組織的500多方泥漿調配出來(lái)，到了凌晨3點(diǎn)多，終于起到安全井段了，把漏給整住了，可以實(shí)現鉆進(jìn)了。

　　在這次復雜情況成功處理后，僅僅向下安全鉆進(jìn)了99米，再次遭遇嚴重井漏的情況，鉆井液向地層快速流失。技術(shù)人員通過(guò)緊急改良鉆井液配方，成功堵住了導致鉆井液流失的縫隙和洞穴。

　　中國石油塔里木油田鉆井液企業(yè)高級專(zhuān)家 尹達：泥漿做了上千套試驗，優(yōu)化上百種材料，可以說(shuō)這套聚合物體系在全世界范圍打得最深的一口井，有利于全國的泥漿技術(shù)進(jìn)步。

　　經(jīng)過(guò)技術(shù)人員反復創(chuàng )新改良，鉆井液成功經(jīng)受了井底220℃超高溫和150MPa超高壓嚴峻考驗，最終克服了惡性井漏、嚴重坍塌、高溫腐蝕等一系列技術(shù)難題，保障超萬(wàn)米科探井的安全完鉆。此前，塔里木油田依托自主研發(fā)的深井鉆井液技術(shù)體系，支撐了190多口超8000米的超深井的完成鉆井作業(yè)任務(wù)。

　　科技利器

　　助推我國深地鉆探迭代升級

　　依靠這些科技利器，工程技術(shù)人員成功克服鉆具斷裂、井漏、地層坍塌等重大工程風(fēng)險，形成了7大類(lèi)21項成果，培育了自主可控的萬(wàn)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。

　　中國石油塔里木油田企業(yè)首席專(zhuān)家 王春生：我們國家從基礎材料研究，基礎理論研究，裝備制造，加工工藝，具備了進(jìn)一步探索未知領(lǐng)域的能力，為保障國家能源安全提供保障又打下了一個(gè)非常好的基礎。

　　通過(guò)工程技術(shù)創(chuàng )新，我國首次在萬(wàn)米以下獲取到完整的巖石樣本，首次在全球陸上發(fā)現了油氣資源，推動(dòng)了地球深部科學(xué)研究邁入全新階段。

　　中國工程院院士 孫金聲：該井順利完鉆，代表著(zhù)我國深地“井工程”全鏈條基礎理論和關(guān)鍵核心技術(shù)取得了跨越式提升，初步打造了具有自主知識產(chǎn)權的高端鉆完井裝備以及創(chuàng )新制造產(chǎn)業(yè)鏈。

　　挺進(jìn)萬(wàn)米深地，中國深地工程實(shí)現了從裝備跟隨到技術(shù)引領(lǐng)的跨越。這些自主創(chuàng )新的“金剛鉆”，正以毫米級的精度叩擊地球深部，為人類(lèi)探索未知疆域書(shū)寫(xiě)著(zhù)新的篇章。