“向地球深部進軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題”。我國深層超深層鉆探研究已持續(xù)近50年，萬米井深一直是一道難以逾越的“天塹”。萬米深地“井工程”是建立地面與超萬米地層聯(lián)系通道的唯一手段，是準確獲取地球深部信息、探尋油氣新領域不可或缺的技術(shù)，主要包括鉆井、測井、完井測試、壓裂改造等。在近日由中國石油學會主辦的第三屆中國深層超深層油氣勘探開發(fā)關鍵技術(shù)與裝備交流會上，專家認為，萬米深地油氣科探預探工程開啟了人類探索地球深部新紀元，意義比肩探月工程，代表當今世界“井工程”領域最高水平，是一項“超級工程”。還有專家認為，萬米深井的測井，相當于“反向探月”工程。本版展示我國在深地石油工程技術(shù)方面的進步，敬請關注。

□本報記者 程 強

萬米深地“井工程”成功實施，我國“井工程”技術(shù)走在世界最前列

深地塔科1井在寒武系10029~10777米井段發(fā)現(xiàn)多層天然氣顯示，是全球首次在陸地萬米深層鉆探發(fā)現(xiàn)油氣，并實現(xiàn)我國首次取得萬米深層巖芯，意義堪比獲取“月壤”。

地球半徑僅約6400千米，大陸地殼平均厚度33千米，但人類至今鉆探最大深度仍未達到13千米。20世紀以來，蘇、美、德等國完鉆20余口接近或超過萬米的超深特深井，其中蘇聯(lián)科拉半島SG-3井歷時23年完鉆井深12262米，標志著人類鉆探進入萬米時代。

中國工程院院士孫金聲說，我國深層超深層鉆探研究已持續(xù)近50年，萬米井深一直是一道難以逾越的“天塹”。萬米深地油氣科探預探工程是世紀工程，是深部地球科學、油氣探索與技術(shù)發(fā)展的必然選擇，開啟了人類探索地球深部新紀元，意義比肩探月工程，代表當今世界“井工程”領域最高水平，這項“超級工程”將有力推動我國重大技術(shù)裝備攻關突破，奠定我國在萬米深地油氣工程技術(shù)領域的國際領先地位，實現(xiàn)石油科技高水平自立自強。

近年來，我國鉆成一批超深井，7000米級技術(shù)成熟、8000米級趨于常態(tài)化，已邁上9000米臺階。但萬米深地鉆探工程難度巨大，塔里木、四川盆地超深層特深層地質(zhì)條件極端復雜，對標全球13項工程難度指標，其中高溫、高壓、高含硫、礫石厚度、鹽層厚度與套數(shù)、鹽水壓力系數(shù)等指標屬于世界級工程難題。

萬米深地“井工程”是建立地面與超萬米地層聯(lián)系通道的唯一手段，是準確獲取地球深部信息、探尋油氣新領域不可或缺的技術(shù)，主要包括鉆井、測井、完井測試、壓裂改造等，通過系統(tǒng)研判，梳理出萬米深地“井工程”存在的重大技術(shù)挑戰(zhàn)和兩大關鍵科學問題。

鉆井領域面臨五大挑戰(zhàn)：萬米深層壓力系統(tǒng)復雜多變、鉆遇風險點多，現(xiàn)有井身結(jié)構(gòu)難以滿足要求；萬米深井鉆井管柱超長、重量大、強度不足，易發(fā)生疲勞及腐蝕失效；萬米井深鉆井液循環(huán)路線長達2萬米以上，沿程能耗高、動力傳遞效率低，鉆頭動力不足、破巖難度大；極端環(huán)境下鉆井液性能難以維持長效穩(wěn)定，井壁失穩(wěn)及惡性漏失防治缺乏有效手段；萬米深井井底溫度超210攝氏度、壓力超過175兆帕，且含有硫化氫，關鍵裝備、工具難以滿足鉆探需求。

測井領域的挑戰(zhàn)是：原有測井動力系統(tǒng)和儀器耐溫壓性能不足，測不準、解釋評價難度大。完井測試領域的挑戰(zhàn)是：高溫超長封固段水泥漿性能需進一步提升，試油試氣地面裝備及地層測試工具不滿足萬米深井需求。壓裂改造領域的挑戰(zhàn)是：超深、超高溫、超高應力井況下，儲層壓裂改造難度極大。

需要解決的兩大關鍵科學問題是：萬米深井極端工況下巖石力學、流體力學、管柱力學響應特征與調(diào)控機制（力學-物理化學）；高溫高壓高腐蝕及復雜應力條件下金屬、非金屬材料性能變化與失效機理（金屬-非金屬材料）。

中國石油部署在塔里木盆地的深地塔科1井，設計井深11100米，五開井身結(jié)構(gòu)。2023年5月30日開鉆，用時279天突破萬米大關，為全球最快，后因井下復雜實施側(cè)鉆，2025年1月5日，用時586天鉆至井深10910米完鉆，為世界第二垂深井。該井在寒武系10029~10777米井段發(fā)現(xiàn)多層天然氣顯示，是全球首次在陸地萬米深層鉆探發(fā)現(xiàn)油氣。

中國石油部署在四川盆地的深地川科1井，設計井深10520米，井身結(jié)構(gòu)六開備八開，四開鉆至7418米中途完井，是世界最深超大尺寸井眼。目前五開鉆至近萬米深，順利鉆穿棲霞組采空區(qū)，進一步向下探索的科學和油氣發(fā)現(xiàn)意義重大，井身質(zhì)量控制好，具備加深條件。

在萬米深地“井工程”實施中，各項技術(shù)取得新進展。鉆井技術(shù)方面，研發(fā)了國產(chǎn)化12000米自動化鉆機，配套研制了70兆帕鉆井泵和900噸頂驅(qū)，最新研發(fā)了15000米自動化鉆機，即將現(xiàn)場應用；形成了井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)；形成了高強度鉆桿及安全管控技術(shù)；形成了抗溫240攝氏度、抗鹽15%環(huán)保型水基鉆井液體系，打破了“無磺化、不高溫”的傳統(tǒng)理念，處于國際領先水平；形成了惡性井漏防治技術(shù)，創(chuàng)造了10388米深縫洞體惡性井漏堵漏世界紀錄；研制了高效鉆頭；研制了防斜提速的垂直鉆井工具；研制了抗溫240攝氏度高強度取芯成套工具，實現(xiàn)我國首次取得萬米深層巖芯，意義堪比獲取“月壤”。

完井測試技術(shù)方面，形成了超深復雜井固井技術(shù)，研發(fā)抗溫240攝氏度水泥漿，解決了特深、超高溫、負安全密度窗口等世界級固井難題；研制遠程自動控制地面測試流程關鍵裝備及成套井下測試工具，支撐萬米深井“試得成”。

壓裂改造技術(shù)方面，研發(fā)175兆帕壓裂車組液力端和高壓管匯，研制出抗溫200攝氏度加重膠凝酸、氯化鈣加重壓裂液、溴鹽加重壓裂液，為萬米深井儲層改造準備了關鍵技術(shù)。

下一步，將圍繞萬米深地“井工程”科學問題，從“快速提升、驗證完善、持續(xù)突破”三個層面，明確16項攻關目標，助力萬米深井“打成、打快、打好、測準、試成”，強力支撐深地川科1井鉆達13000米重大戰(zhàn)略部署，并支撐深地國家科技重大專項超萬米科學探井實施。

孫金聲說，鉆成萬米深井是幾代石油人的夢想和使命。深地塔科1井勝利完鉆，標志著我國“井工程”技術(shù)走在了世界最前列。他建議，建立健全萬米深地“井工程”產(chǎn)業(yè)鏈，打造中國高端技術(shù)品牌萬米深地“井工程”產(chǎn)業(yè)集群，引領國際萬米深地“井工程”創(chuàng)新發(fā)展，支撐萬米深層成為油氣勘探開發(fā)現(xiàn)實領域，保障國家能源安全。

世界首次萬米特深滲透率測井成功，測井技術(shù)進入滲透率系列新周期

深地塔科1井實現(xiàn)世界首次萬米特深滲透率測井，一舉實現(xiàn)了“反向探月”工程的重大突破。2025~2075年，以國產(chǎn)滲透率測井系列突破為標志，測井技術(shù)或?qū)⑦M入滲透率系列新周期。

截至2024年底，全球能夠獨立探測月球的國家有美、俄、中、印四國，而具備萬米測井能力的國家僅有俄、美、中三國。

油、水電阻率不同，因此世界上最早尋找油氣的方法就是利用電阻率特征識別油氣。1927年9月5日，法國的康拉德·斯倫貝謝和馬歇爾·斯倫貝謝兄弟，在488米深的井中測出了世界上第一條測井曲線，并成功找到了含油砂巖。

中國工程院院士李寧說，測井技術(shù)大約以50年為一個發(fā)展周期，1927~1975年是模擬測井時代，主要利用孔隙度測井系列，測試砂巖、砂泥巖等，我國測井技術(shù)處于模仿、跟跑階段；1975~2025年是數(shù)字測井時代，主要利用飽和度測井系列，測試碳酸鹽巖、火山巖等，我國測井技術(shù)處于研發(fā)、并跑階段。

儲層孔隙度、油氣飽和度和地層滲透率是油氣勘探開發(fā)的三大關鍵核心參數(shù)。1927年至今，孔隙度和飽和度兩大測井系列全面工業(yè)化應用，但井下連續(xù)深度滲透率測量理論及裝備一直未能取得突破，2025~2075年，以國產(chǎn)滲透率測井系列0到1的突破為標志，測井技術(shù)或?qū)⑦M入滲透率系列新周期。

2022年1月8日，李寧首次提出一種井下滲透率連續(xù)測量原理及測井儀結(jié)構(gòu)設計方案。2024年3月，滲透率測井原型機在華北任91標準井首次下井測試成功。2025年1月11日，滲透率測井原型機在深地塔科1井實現(xiàn)垂深10910米的五開完井測井，是世界首次萬米特深測井，更是世界首次萬米特深滲透率測井，一舉實現(xiàn)了“反向探月”工程的重大突破。

滲透率測井系列包括常規(guī)測井（陣列化）、地層測試（智能化）、電成像（水基+油基）、核磁（多維）、陣列聲波（多極+超遠探測）、元素測井（元素掃描）、隨鉆測井（導向+地層評價）、滲透率測井、井場近原位測量等。

李寧說，必須清醒地認識到，實現(xiàn)從0到1只是開始，接下來1到10和10到100的任務還異常艱巨。世界上第一臺電動車的歷史可以追溯到1834年，美國人托馬斯·達爾波特制造的電動三輪車由一組不可充電的干電池驅(qū)動，只能行駛一小段距離。歷經(jīng)190年的發(fā)展，電動汽車才迎來大規(guī)模應用。若要縮短滲透率測井1到10的時間，必須抓緊在更多的井中試驗，應對各類更復雜情況，盡快確定適用范圍及邊界條件。

中國石化攻關建立深層超深層鉆完井工程技術(shù)與裝備體系

2018年至今，累計完成8000米以深的超深井151口。下一步，將攻關研制15000米重載鉆機，研發(fā)新型超高溫高壓測井儀器、測試工具和井筒工作液等高性能裝備和產(chǎn)品。

中國石化早在2017年就把特深層油氣勘探開發(fā)工程技術(shù)列入重大科技攻關項目，目前已基本建立了具有自身特色、較為完備的深層超深層油氣勘探開發(fā)工程技術(shù)與裝備體系，支撐保障了油氣勘探突破和規(guī)模效益建產(chǎn)。2018年至今，累計完成8000米以深的超深井151口，其中11口井深超9000米。

中國石化油田勘探開發(fā)事業(yè)部副總經(jīng)理李冰介紹，目前中國石化在復雜深層油氣工程技術(shù)保障能力上，鉆井具備10000米特深井、6000米水平位移井、4200米長水平段水平井鉆完井能力，壓裂具備4000米長水平段大型分段壓裂能力、9000米特深井酸化壓裂能力，測錄具備超高溫230攝氏度、超高壓207兆帕及復雜條件下的測井施工能力，試油具備8000米“三高”油氣井測試、230攝氏度和172兆帕的射孔施工能力。

中國石化構(gòu)建油公司和工程公司一體化運行管理體系，攻關建立深層超深層鉆完井工程技術(shù)與裝備體系。

在裝備方面，中國石化成功研制了9000米自動化鉆機等鉆完井關鍵裝備，經(jīng)緯領航175攝氏度地質(zhì)旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)等軌跡控制工具及儀器，全球首套175兆帕超高壓壓裂裝備、全球單機功率最大8000型電動壓裂裝置等超高壓壓裂關鍵裝備，超深層完井測試技術(shù)及工具，形成240攝氏度超高溫鉆井液、240攝氏度抗高溫防腐防竄水泥漿、230攝氏度完井工作液等抗高溫井工作液體系。

在技術(shù)方面，中國石化迭代形成深層超深層重點工區(qū)鉆完井技術(shù)系列。在川渝工區(qū)，威榮深層頁巖氣鉆井周期由150天縮短至50天以內(nèi)，川西氣田開發(fā)井平均無阻流量達223萬立方米/日。在西北工區(qū)，順北超8000米深井鉆井周期由近500天縮短至70天以內(nèi)，單井產(chǎn)能提高17%。濟陽頁巖油鉆井周期由130余天縮短至20天以內(nèi)。

下一步，中國石化將繼續(xù)攻關提升深層超深層地球物理技術(shù)，攻關提升超深層工程技術(shù)與裝備能力，研制15000米重載鉆機，研發(fā)新型超高溫高壓測井儀器、測試工具和井筒工作液等高性能裝備和產(chǎn)品，提升超深層鉆完井技術(shù)裝備保障能力。

未來深地資源開發(fā)利用技術(shù)發(fā)展方向

深層超深層鉆完井正在向萬米深度拓展、向極微觀納米尺度深入、向超高溫高壓極端條件邁進。石油工程需發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢，提升產(chǎn)業(yè)鏈整合能力，跨界融合打造新質(zhì)生產(chǎn)力。

對于深層超深層石油工程技術(shù)未來發(fā)展趨勢，中國石油工程技術(shù)研究院黨委書記兼休斯敦技術(shù)研究中心主任劉巖生說，隨著油氣勘探開發(fā)不斷向地球深部進軍，深層超深層鉆完井正在向萬米深度拓展、向極微觀納米尺度深入、向超高溫高壓極端條件邁進，由冷盆、溫盆向熱盆發(fā)展，由“少批量科學探索”向“工業(yè)化規(guī)模實施”邁進，信息化數(shù)字化智能化水平不斷提高，技術(shù)精度與效率持續(xù)升級，不斷突破油氣勘探開發(fā)邊界。

超深井的極限深度、極端溫壓、復雜高地應力給鉆完井工程提出新的技術(shù)挑戰(zhàn)，鉆穿地層層系多、復雜壓力地層與復雜巖性地層交互，井下從單一復雜加劇成錯綜復雜；超大尺寸井眼減振提速、井壁穩(wěn)定、油基鉆井液環(huán)境下提速等新的挑戰(zhàn)不斷涌現(xiàn)，超深井下動力傳遞迫切需要抗200攝氏度以上超高溫井下動力鉆具、抗高溫隨鉆測量工具儀器和超深超長鉆柱安全防控技術(shù)等；超深層巖石壓實程度高、研磨性強，破巖提速難度大。

劉巖生認為，未來一要持續(xù)升級超深井鉆井裝備，實現(xiàn)全自動化鉆井，特別是研制15000米智能鉆機、超高壓智能精細控壓鉆井技術(shù)與裝備等；二要攻關抗溫更高的井筒工作液，持續(xù)降低事故復雜；三要加快突破智能高端鉆頭與抗超高溫高壓鉆井工具；四要強化大模型和AI技術(shù)應用，大幅提高鉆完井效率。

中國石化勝利石油工程總經(jīng)理、黨委副書記舒華文說，勝利石油工程全力從工程視角解決超深井打快打好、增儲上產(chǎn)等難題，深化地質(zhì)工程一體化融合，積淀發(fā)展深層油氣藏勘探開發(fā)工程配套技術(shù)，高效支撐了“深地工程”建設。

勝利石油工程研發(fā)的井筒強化+高效破巖技術(shù)支撐順北“深地一號”高效開發(fā)；一井多控技術(shù)助力塔河油田實現(xiàn)少井高產(chǎn)，單井EUR（評估的最終可采儲量）由2.3萬噸提高至4.5萬噸；研制國內(nèi)首套一體式全電驅(qū)精細控壓鉆井系統(tǒng)，構(gòu)建抗溫230攝氏度合成基鉆井液體系，保障超深層安全成井；組建科學鉆井遠程決策支持中心，開展全要素優(yōu)化提速，助力哈山區(qū)塊鉆井周期由400天縮短至150天；地質(zhì)工程一體化技術(shù)強力支撐準噶爾盆地勘探向9000米突破；初步形成7700米超深層多尺度復雜縫網(wǎng)壓裂技術(shù)，開辟山前帶準原地勘探新領域；超深層試油提速提效技術(shù)助推準中深層油氣快速精細評價。

展望未來發(fā)展前景，舒華文說，勝利石油工程將深入推進超高溫高壓安全鉆井、超深層體積壓裂等“卡脖子”技術(shù)研發(fā)突破，持續(xù)推進鉆井裝備高端化發(fā)展，目前正聯(lián)合研發(fā)全自動鉆機，具備離線建甩立柱、自動起下鉆、自動下套管、鉆井液自動調(diào)配等功能，實現(xiàn)鉆井全工況、全流程自動化作業(yè)。建設鉆井智能導航系統(tǒng)，依托人工智能加快推進鉆完井工程智能化轉(zhuǎn)型。

舒華文說，深地資源開發(fā)利用面臨新的挑戰(zhàn)與機遇，石油工程需充分發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢，提升產(chǎn)業(yè)鏈整合能力，如布局新能源及減碳相關產(chǎn)業(yè)工程配套技術(shù)、深部煤層原位燃燒發(fā)電技術(shù)、中低成熟度頁巖油高效開發(fā)技術(shù)、濟陽分布式非補燃干熱巖地熱發(fā)電技術(shù)、天然氣水合物不建井鉆采技術(shù)等，實現(xiàn)跨界融合，打造新質(zhì)生產(chǎn)力，助力能源企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展開啟“第二曲線”。