2025年2月20日,中國石油集團宣布,我國首口超萬米的“深地塔科1井”,成功完成了鉆探任務(wù),最終深度達到10910米。
這也標(biāo)志著深地塔科1井,成為亞洲第一,世界第二深的垂直深井,也標(biāo)志著我國在深地科學(xué)探索領(lǐng)域邁出重要的一步。
那么,不論是我國的深地塔科1井,還是全球第一的科拉超深井,挖掘都超過萬米,有哪些現(xiàn)實意義,在這個深度又發(fā)現(xiàn)了什么呢?

深地塔科1井經(jīng)歷哪些過程?
深地塔科1井于2023年5月30日開始鉆探,總計耗時500多天時間,鉆探越到后面越困難,根據(jù)資料披露,從地表鉆探到萬米深度,僅耗時279天時間。而從萬米深度向最后一公里沖刺,則花費了300多天時間。
之所以如此,是因為隨著鉆探深度增加,地下的溫度、壓力也隨之增加。在鉆探過程中,深地塔科1井的井下最高溫度達到了220攝氏度,最高壓力達到了145兆帕,這么大的壓力,相當(dāng)于指甲蓋大小的面積,會承受1.4噸的重量。
在如此惡劣的環(huán)境下,常規(guī)的鉆井工具、材料難以適應(yīng)如此苛刻的工作環(huán)境,需要強度和柔韌性都非常優(yōu)秀的特種材料,才能在如此苛刻的條件下工作,從側(cè)面也說明了,我國在此領(lǐng)域相關(guān)材料,也取得了重大進步。

井下鉆探,除了面對高溫和壓力外,還需要面對不同的巖層。在鉆探萬米深度,深地塔科1井總計鉆穿了12個不同的巖層。
這也說明在地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變,巖層軟硬交錯,也許這一層是硬度如金剛石的硅質(zhì)巖,下一米就可能遇到柔軟但黏性高的膏巖層。
這就給鉆探工作增加了很多難度,極易發(fā)生鉆井塌陷、卡鉆和惡性井漏事件。因此,在鉆探的過程中,在面對不同的巖層時,就需要更換與之相對應(yīng)的鉆頭。

在鉆井過程中,除了鉆頭外,還需要有鉆桿。深地塔科1井的地表井眼直徑約57厘米,越向下,鉆眼的直徑慢慢縮小,最細的鉆桿僅有杯口大小。
深地塔科1井達到10910米深度,總計使用了1130多根鉆桿,總總量達到了350噸,而一個火車頭的重量約130噸左右,這也就意味著光鉆桿的重量,就接近3個火車頭了。
如此長的深度,在高溫條件下,鉆桿比平時柔軟,增加了斷裂的風(fēng)險,在自身的超大噸位,以及超大的扭矩下,鉆桿在地面鉆10圈,鉆頭在下面可能轉(zhuǎn)不了一圈,就如同擰麻花一樣。

因此,鉆桿不僅要求硬度高,并且還要求有著極高的抗扭性和抗拉性,否則鉆桿就容易發(fā)生斷裂風(fēng)險,導(dǎo)致鉆井報廢。1984年,蘇聯(lián)在科拉超深井鉆探的時候,就遇到過鉆桿斷裂的問題,當(dāng)鉆到12066米深的時候,一根5000米的鉆桿斷裂,鉆探工作不得不從7000米的深度重新開始,最終耗費5年時間,到1989年,才鉆到12262米最大深度。

地下萬米深度發(fā)現(xiàn)了什么?有哪些意義?
我們都知道在大氣層與太空間有一個分界線,被稱為卡門線,實際上,在地下也有一條線,被稱為莫霍面,其是地殼與地幔之間的分界線。
早在上世紀(jì)60-70年代,隨著人類科學(xué)技術(shù)的進步,不僅飛到太空,登陸月球,也到達海洋最深處,然而,對我們腳下的地底下,卻知之甚少。
在最初的設(shè)想中,莫霍面由于與地幔交界,因此在這個位置將蘊藏著豐富的石油、天然氣和貴金屬礦資源,誰能率先截取這個地球內(nèi)部資源,將會對國家有著重要的作用。

因此,當(dāng)時在各個領(lǐng)域處于競爭狀態(tài)的美蘇兩國,從太空,到海洋等各個領(lǐng)域展開激烈的競爭,最終都把目光不約而同的看向了地下。
當(dāng)時兩國都有一個向地下鉆探的項目,美國項目名為“莫霍計劃”,這個計劃是一個深海鉆探項目,最終受制于工程難度,以及資金問題擱淺。
而蘇聯(lián)為了在這個領(lǐng)域超越美國,最終耗費了29年時間,完成了科拉超深鉆井的12262米,離最終的15000目標(biāo)還差數(shù)百米距離。最終受制于技術(shù)和資金方面的原因,也停止鉆探。

從上面看出,蘇聯(lián)當(dāng)時鉆探科拉鉆井,是帶有一些競爭的原因在里面。而我國這次鉆探深地塔科1井,卻有很大的不同。
都知道我國雖然國土遼闊,但是在能源方面,特別是在油氣方面,卻有很大的缺口,這點也沒有辦法,因為這是地球早就分配好的。
然而,近些年,隨著全球局勢不太穩(wěn)定,油氣等能源命脈一旦受制于人,在未來如果全球局勢有變,將會讓我們處于不利的局面。
因此,近些年來,如何解決能源需求,能夠自產(chǎn)自足,這就是一個擺在面前的現(xiàn)實性問題。

當(dāng)時的蘇聯(lián)雖然未達到預(yù)期效果,但是其在鉆探過程中,也為全球其他國家提供了一些可以借鑒的經(jīng)驗,那就是萬米以下,是真的存在油氣等資源。
既然我們沒有中東等地區(qū)的油氣資源優(yōu)勢,在地表淺層無法尋找到豐富的油氣資源,那么深入地表以下呢?是否可以尋找到豐富的油氣資源呢?
答案是肯定的,根據(jù)這次深地塔科1井結(jié)果發(fā)現(xiàn),在萬米之下真的發(fā)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)油氣資源,現(xiàn)場點火測試,火焰高度達到了5-8米高,這也是塔里木油田收獲的最大驚喜了。
在以往的認知里,認為越往地下,地層巖的壓力越大,那么巖石的結(jié)構(gòu)也就越緊密,萬米之下的巖石將被壓得如同鐵板一樣變成一個整塊,根本就沒有空隙,也沒有油氣存儲空間。

而現(xiàn)實情況有很大的不同,根據(jù)萬米之下取出的巖芯發(fā)現(xiàn),其不僅有孔有洞,并且還有著優(yōu)質(zhì)的油氣儲層發(fā)育。
當(dāng)深度達到10851-10910米的寒武系地層的時候,發(fā)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)的古老烴源巖,其厚度,豐度和質(zhì)量都遠超預(yù)期,而烴源巖是能夠生成石油天然氣的巖石,其也被稱為油氣母巖。

因此,這次鉆探到萬米以下,除了科研價值外,其最重要的就是為我國深地油氣戰(zhàn)略發(fā)展提供了重要的依據(jù),為保障國家能源安全具有重要意義。
未來,我國將會從萬米之下獲取更多的油氣資源,解決能源不足的問題,一旦未來國際局勢有變的話,能夠?qū)崿F(xiàn)能源自給自足,不用受制于人,這將是萬米之下的地下,帶給我們最大的驚喜了。
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