2025年年初,深地塔科1井正式停鉆,標志著我國第一口深度超1萬米的深井工程取得突破。這口井的深度達到10910米,為亞洲第一深、世界第二深。
這不僅僅打破了世界紀錄,也不僅僅是向地球的內部進軍,進行科研探索。更重要的是,我們還在1萬米的地下找到了油氣的存在,這種情況在世界上可是第一次。
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向地球內部進軍的“深地工程”
這項鉆探工程是從2023年5月開始的,具體位置是在阿克蘇地區的沙雅縣境內。這屬于我國深地工程的一部分。這口井既是科學探索,同時也是發現油氣的關鍵推進支點。
在全世界深井鉆探領域,深度超過4500米就已經被明確為深井了。如果深度達到了6000米以下,就會被明確為超深井。深度要是突破9000米以下,被稱之為特深井。表面上看起來,這就是向地下鉆進兩公里多,但是其中的難度和復雜程度是難以想象的。在全世界的勘探領域,都屬于超級工程。
因為地球內部的結構是分層的,越是往地心深處鉆探,地層的構造也就越堅硬,而且不同層級的地質條件都很復雜。深地塔科1井從地面到地下,要穿透12個地層。
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你以為這就是尋常打井,可實際上,越是往地下鉆探,來自地球內部的壓力和溫度都難以想象。哪怕是最堅硬的鉆頭,和地球內部的“肌膚”接觸到一起,還是不堪一擊。
具體鉆探到哪一層,因為地質構造的變化,也得更換不同的鉆頭。除此之外,整個鉆探過程一直要配合鉆井液的使用。可以簡單理解為,不能光用鉆頭在地底干鉆,還得通過配合特殊的液體,給整套設備降溫。
哪怕是這些液體,面對不同的地質層也得隨時調整。從鉆探的具體數據來看,靠近地表的區域,鉆頭工作的時間以及工作規模更大,一顆鉆頭在一天時間內就能鉆探600米。
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這就是為什么從開鉆之后到鉆探至萬米深區域只用了279天。接下來從萬米區域再鉆探到10910米處,距離雖然短了,可耗費的時間更長,超過了300天。可想而知,越是往地心深處,內部的環境和復雜程度越是難以想象。
其中一大特點就是堅硬無比。那些剛剛更換的新鉆頭,平均鉆探的深度不超過30米,整個鉆頭就會被磨損得相當光滑,也不能再使用。如果一些地層更復雜的話,每天鉆探的深度頂多也就幾十米。
超高的壓力和硬度自然也伴隨著超高的溫度。井下最高的溫度超過了220攝氏度。這就是說,不管鉆頭多么堅硬,在高溫之下長期工作也會慢慢變軟。
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更不要說地底那些高壓可以超過145兆帕。這是什么概念呢?相當于你的指甲蓋上遭遇了至少1.45噸重的壓力。如此復雜的條件下,考驗的是鉆進設備的承受能力。
鉆桿拉長變“面條”
在地表區域打井、鉆井,恐怕只需要一兩根鉆桿就行。但是向地心深處鉆探的話,鉆桿設備也得不斷下深,那肯定不是一根桿子,而是多根鉆桿連接在一起工作。
當深度達到萬米以上,鉆桿的規模也達到了驚人的1130多根。想象一下,即便每根鉆桿都很堅硬,可是首尾連接在一起深入地下,拉伸得如此之長,那也是相當柔軟的,隨時隨地會面臨斷裂的風險。
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在此前的鉆探過程中,距離萬米位置還差20多米時,鉆桿突然發生了斷裂。此后經過半個月的調整和修理,才解決了問題,繼續開鉆。因此可以想象,在這個過程中,需要運用到多領域的技術。
雖然整個過程相當艱難,但是當鉆探區域深達萬米以上以后,居然在地底深處發現了油氣的存在。而且這也是地球上第一次在萬米以下的區域發現石化能源。這一發現是有里程碑意義的,說明在萬米以下的地層內部,油氣的蘊藏規模可能更大。
現在的問題就是,像這種超深井鉆探,未來如何做到常態化運作?我國現在取得的突破,正是在給未來打基礎。因為這不是終點,未來還要再向著地心深處繼續邁進。
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另一口萬米深井在向地底挺進
另一口萬米深井位于川東北地區,是中國石油深地川科1井,如今正在向著萬米地底挺進。有了完整的鉆探經驗,再加上詳實的數據,未來超過萬米的深井,恐怕不僅僅只有這兩口。
除了圍繞能源進行深地工程鉆探以外,萬米以下那些巖石層的物理化學特征,也能夠揭秘數億年前古地質時期的環境、氣候以及地理演化規律。有了這些研究,也可以讓我們對地球內部有了更深入的了解。無論是地球物質的組成,還是演化乃至氣候變遷,這些問題都跟鉆探的深度直接相關。
所以這不是一口簡單的井,這是在向極限發起挑戰。因為在整個鉆探的過程中,除了要直面地底的結構和環境外,由此產生的難題還得我們通過技術去不斷修正鉆探的過程。
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比如鉆頭硬度問題,采用的是怎樣的合金材料和技術?如何保證一個鉆頭能鉆得更深?這些都是在鉆探過程中一邊下深一邊解決的。所以說,表面看起來是在打井,實際上也能夠推動我國的工程技術迭代升級。
你可以這樣去理解,我國推動的系統深地工程,既可以更多地了解地球內部的構造,也能夠通過去實現這個過程來完成復雜技術的革新,掌握更多的黑科技。
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最后回到能源問題上,未來油氣資源的保證要從超深層區域來獲取。而目前我國在這一領域的勘探工作還處于起步階段。在塔里木盆地內,目前超過8000米的深井在300口以上,占全國規模的80% 以上。未來所有的深井都要朝著萬米以下的超深井邁進。這既是技術的自我實現,對于能源的勘探和保證也很關鍵。
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