2025年2月20日,在新疆塔里木盆地,我國首口超萬米深科學(xué)探索井 深地塔科1井在地下10910米處勝利完鉆,首次取得萬米以下的巖芯標(biāo)本,圓滿完成科學(xué)探索和發(fā)現(xiàn)油氣兩大任務(wù)。這一壯舉標(biāo)志著我國在“深地”領(lǐng)域的技術(shù)跨越。
向地球深部“掘進”
塔里木盆地是我國最大的含油氣盆地,盆地埋深超過6000米的石油和天然氣資源分別占全國的 83.2% 和 63.9% 0‘向地球深部進軍”是人類探索自然的永恒命題,而作為入地的重要手段之一,超深鉆井被稱為深入地球內(nèi)部的“望遠鏡”。不過,深地鉆探難度堪比探月工程,地下8000米就是油氣“死亡線”,超萬米更是難上加難。
2023年5月30日,深地塔科1井開鉆,在技術(shù)人員的努力下,它朝著萬米深度挺進,終于在2024年3月4日突破10000米。2025年2月20日,深地塔科1井以10910米的垂直深度完鉆,成為亞洲第一、世界第二的陸上垂直深井,標(biāo)志著我國向地球深部挺進的鉆探能力開啟“萬米時代”。
讓萬米地層“夠得著”
深地塔科1井位于新疆塔克拉瑪干沙漠腹地,設(shè)計井深超過10000米。這樣的“巨無霸”要想順利開鉆,當(dāng)然少不了“伙伴們”的幫助。有它們幫助,萬米地層也能“夠得著”鉆機——鉆井的“動力引擎”。深地塔科1井作業(yè)過程中,下套管時最大噸位達665噸,常規(guī)鉆機的提升能力無法滿足鉆探要求。我國自主研發(fā)了全球陸上首臺12000米自動化鉆機,高約82米。與常規(guī)鉆機相比,它的提升能力由 300~400 噸提高到最大900噸。
鉆頭—鉆井的“鐵齒銅牙”。不同巖性的地層,需要適配不同的鉆頭和配套工具??蒲袌F隊自主研制了超硬復(fù)合片及高端鉆頭,全力保障鉆井提速。
鉆井液- 鉆井的“循環(huán)血液”。它具有攜帶巖屑、平衡地層壓力、冷卻鉆頭等多項功能,鉆井過程中,如果其抗溫能力不足,極易失效??蒲袌F隊經(jīng)過上百次配方調(diào)整和上千次體系試驗,研發(fā)出抗 220% 水基鉆井液,滿足應(yīng)對復(fù)雜工況的要求。
萬米沖刺的“速度極限”
深地塔科1井的鉆探速度震驚世界:從地表鉆至地下10000米僅用270余天,創(chuàng)造了全球陸上鉆井突破萬米的最快紀(jì)錄。高溫、高壓是超深井鉆探的最大難題。隨著深度增加,地溫不斷升高,鉆頭和鉆桿極易變形乃至斷落。然后是高壓的考驗,鉆至萬米后,鉆井設(shè)備要承受145兆帕的超高壓,相當(dāng)于在成年人指甲蓋大小的面積上施加1.45噸重量。此外,鉆探過程中還面臨地層硬度飆升、井壁失穩(wěn)、方向傾斜、取芯困難等一系列難題。有人形象地形容萬米之下的鉆桿“軟得像面條”,很難控制。
要知道,在茫茫沙漠里鉆探地下萬米可不是一件容易的事情,每一步都充滿挑戰(zhàn) 一在鉆探進入8000米深度后,地層異常堅硬,技術(shù)人員先后更換了15個鉆頭才艱難鉆進到萬米;在距離地下10000米還剩下23米時,長達8417米的鉆具掉落井下,技術(shù)人員經(jīng)過搶修,終于接通了斷裂的鉆桿就這樣,經(jīng)過技術(shù)人員不懈努力,深地塔科1井終于成功突破地下10000米,創(chuàng)造了世界鉆探萬米深井用時最短的紀(jì)錄。
破解“地質(zhì)密碼”
深地塔科1井在萬米深處取得珍貴巖芯,獲得5.4億年前巖石標(biāo)本,其珍貴程度堪比月壤。
通過對深地進行取芯分析,可以揭示大陸地殼的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu),探索地球深部流體系統(tǒng)、地?zé)峤Y(jié)構(gòu),并解決地球演化的一系列重大基礎(chǔ)科學(xué)問題
科研人員不僅成功鉆取了我國首份地下萬米巖芯標(biāo)本,而且繪制了亞洲第一份萬米地質(zhì)剖面圖,為深地資源勘探提供了新方向。
聆聽“地底的聲音”
深地塔科1井的科研價值遠不止于獲取巖芯標(biāo)本,科學(xué)家對地震波數(shù)據(jù)進行了技術(shù)處理,于是,人們就能聽到來自“地底的聲音”。這些來自“地底的聲音”究竟是什么呢?
地球內(nèi)部的地質(zhì)活動(如巖石破裂、斷層活動等)會產(chǎn)生地震波,當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ诘叵聜鞑r,會因巖石性質(zhì)、密度等的不同而變化??蒲腥藛T通過分析地震波,可以推斷地下結(jié)構(gòu)及地質(zhì)活動。然而,地震波的頻率通常低于人耳能感知的范圍??蒲腥藛T通過信號處理技術(shù),調(diào)整頻率范圍,將地震波信號轉(zhuǎn)換為聲波,讓人們聽到地球深部的“脈搏”
深地探索是一場永無止境的遠征。每一次向地心進發(fā),不僅是科學(xué)技術(shù)的勝利,更體現(xiàn)了人類對未知世界的好奇與敬畏。未來,期待“中國深度”不斷創(chuàng)造新的紀(jì)錄。