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《国企管理》刊发对中国石油的报道:10910米!钻进地球深部——我国首口超万米科探井完钻侧记

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2025-06-06  来源:塔里木油田  浏览次数:52
       近日公开出版的《国企管理》杂志刊发对中国石油天然气集团有限公司的报道:10910米!钻进地球深部——我国首口超万米科探井完钻侧记。

  全文分享如下:


  2025年一开年,由中国石油传来的一条消息震惊了石油圈和地质界:中国首口超万米科探井——深地塔科1井在地下10910米完钻,成为亚洲第一、世界第二垂深井。这标志着我国向地球深部钻探正式进入“万米时代”。


 

“10910米!太不容易了!我们居然做到了。”中国石油塔里木油田公司首席专家、深地塔科1井井长王春生和队友们奔走相告,传递着这个激动人心的喜讯。

600多个日日夜夜,50多支钻头、1130多根钻杆首尾相连,连续穿透12套地层……一路爬坡过坎,一路攻关拔寨,中国石油人在寒风呼啸、沙尘肆虐中开辟出了一条纵贯地上与地下的万米通道,让我国成为全球具备万米钻探能力的国家之一。


在大漠,“大国重器”入地

 

超深、超高温、超高压、超高应力、超复杂压力……钻探深地塔科1井需要破解多项世界级技术难题。

“对标全球13项工程技术难度指标,塔里木盆地有7项难度指标位居世界第一”,中国科学院院士郝芳说。

超深井带来的超重载荷,对钻探装备提出了“极限要求”。井筒中,千余根钻杆自重就超过350吨。钻探万米深井,必须有一双力大无穷的“手”和一条无比坚固的“能量纽带”。

入地的“科技战场”,正是由此开始。

大漠之中,一台红白相间的巨大钻机巍然耸立。这座相当于24层楼高的“巨无霸”,是宝石机械自主研制的全球陆上首台12000米特深井自动化钻机。

“万米钻探作业过程中,管柱的最大重量已经超过660吨。这给钻机提升能力带来了前所未有的挑战”,宝石机械国家研究中心一级工程师、12000米特深井自动化钻机主设计师李亚辉介绍,项目组攻克了超高钻台大载荷提升等难点,将钻机载重提升能力由普通钻机的三四百吨提高到最大900吨,可轻松吊起2列动车组。

攻破钻机“提重物”难题之后,为钻机配上最强“大脑”的重任又落在了项目组所有科研人员的肩上。大家夜以继日研发出万米级钻机管柱自动化装备,以触控式操作实现了钻机一体化管控。简而言之就是在井口区域几平方米的范围内,把重达四五吨的一个个设备变成能够协同作业的“机器人”,使其运动状态下的控制精度达到毫米级,另外减少人工重体力劳动量达80%以上。

1130余根钻杆连起钻机与钻头向深地进军,一端承受着几百吨拉力,而另一端正承受145兆帕高压,相当于指甲盖大小的面积承受超过1.4吨的重量。

“如何让钻杆承受如此巨大的压力保持平稳钻进?”渤海装备钻井装备公司科技质量中心副主任王显林心急如焚:“要提升钻杆抗拉能力就要增大规格、提高钢级、增加壁厚。这3项参数均达到目前国际最高水平,从前的研发理论都不适用。例如在焊接环节,高强度钻杆摩擦焊接壁厚比常用钻杆厚近一倍。这对焊接设备和工艺都是一次极限挑战。”

在没有任何经验可循的情况下,钻杆研发团队整天泡在车间里,先后尝试了30多种方案,最终在摩擦焊接工艺及热处理工艺间隔时间等方面找到了突破口,破解了超大壁厚高强度材料摩擦焊接等一系列技术难题,成功研发出整体抗拉能力达到942吨的高强度钻杆,在万米井下与地面之间搭建起坚不可摧的“能量纽带”。钻杆多项性能指标均创下世界最高纪录。

万米征程上,超硬复合片及高端钻头击碎深地极硬岩石,超重载高压尾管悬挂器当好套管“铁抓手”,12000米顶驱为钻机增添动力……中国石油各相关单位一路攻城拔寨,打造了一批“大国重器”,不断登顶一个个深地科技“制高点”。

 

在地上,洞察万米井下

 

在地上洞察万米井下,完成测井资料采集,举世罕见。

要完成这一任务,可谓是困难重重。技术人员需要采用电、声、核、磁等尖端技术手段,将井筒内钻过的所有地层进行厘米级精准标定,来寻找油气资源。其间还要面对诸如上万米的电缆自重增加,承载力不够,信号也会衰减的问题;在井下220摄氏度高温炙烤下,测井仪器电子元器件极易损毁等问题……

迎难而上,中油测井公司成立了万米超深井高温高压仪器研制专班,专门组织技术骨干进行攻关。公司先后研制出国产CPLog系列230摄氏度/180兆帕万米通讯遥传、阵列声波、电成像等13种测井仪器,并将工器具载荷由180千牛提高到300千牛,使地面动力与采集系统具备万米深井作业的能力,成功擦亮洞察油气藏的“火眼金睛”。

接下来的难题是,如何才能把万米深处的实物资料带到地面呢?

“这要靠取芯工具这把‘金钥匙’”,川庆钻探钻采院一级工程师刘彬介绍,“取芯,简单来讲就是从地层中抓取一段岩石。而从万米深层取得一块5.4亿年前的岩石标本,需要取芯工程师操作着剧烈抖动的钻具从坚硬地层中抓取极易破碎的岩石,其难度可想而知。”

对此,川庆钻探创新研发了高强度取芯成套工具。该套工具取芯外筒螺纹抗拉、抗扭强度比常规工具提高了1.5倍以上。同时,还开展了钻头结构优化和水力学分析,层层精选每一粒金刚石,极大地提高了钻头的攻击性、耐磨性和使用寿命。

“我们建立了取芯工具钻柱动力学模型,每一个取芯方案都历经5轮以上的研讨。通过严格把控取芯施工工艺,最终从万米深处获取了珍贵程度堪比‘月壤’的岩芯资料”,刘彬自豪地说。

超高温超高压测井仪器、高强度取芯成套工具等装备的成功研发,助力深地塔科1井钻探创造了全球电缆成像测井最深、亚洲陆上取芯最深等多项工程纪录,为我国在世界范围内率先开拓“万米深地油气资源”新领域奠定了坚实基础。

在地下,“中国智造”升级

 

“团队数十年如一日,一茬接一茬地不间断攻关,研发了不少的科研成果”,超重载高压尾管悬挂器研发人、川庆钻探井下作业公司一级工程师刘运楼自信地说,“这是我们打万米深井的底气。”

就像刘运楼说的那样,中国石油各单位一项项科研成果为深地塔科1井完钻提供了有力支撑。

东方物探公司运用超深层地震勘探技术,对万米地层进行高清晰“成像”,精准实现了万米深层油气的有利钻探目标。在随钻过程中,通过应用VSP技术,为钻头装上了“导航仪”,全程动态监测和指导钻井轨迹,设计深度和实钻深度误差率仅为0.15%。这背后是公司10余年攻关“两宽一高”技术,助力我国地震勘探实现从技术“跟跑”“并跑”到部分“竞跑”“领跑”的“硬核”跨越。

每向下钻进一米,都是“实验室”与“井场”的深度协作。近年来,中国石油部署实施“万米超深层科学探索”重大科技工程,集智攻关研究,形成了自主可控的万米关键核心技术体系,助推我国深地钻探系列关键装备、工具、材料的迭代升级。

“10910米的‘中国深度’,不仅是油气工程技术上的壮举,还是钻采产业链转型升级的里程碑”,中国工程院院士孙金声表示。

“这是我国首次获取到的万米深地地质资料,同时也证明了塔里木盆地在万米深层仍有油气资源潜力,为我国在全球深地油气勘探领域赢得了更多话语权和主动权”,郝芳如是说。

 
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