深地塔科1井如何攀越万米之巅

        上天不易，入地更难。地下的万米之旅可谓举步维艰，每一米都

是巨大挑战，每一米都像是在无人区里凿出一条路，难度如同“反向探月”。

从2024年3月4日钻至万米，到如今深地塔科1井成功钻至井

深10910米，上篇“未完待续”的万米之旅的故事后续如何？近一公

里的路为何走了300多天？万米“长征”为何如此难走？塔里木石油

人经历了什么？又是如何破岩深入的？

突降的大雪让深地塔科1井披上了银装。

地质构造极其复杂

深地塔科1井地处荒无人烟的塔克拉玛干沙漠腹地，面临特殊地

表、特殊岩性、特殊流体、特殊地质体、特殊温压场等“五特”挑战，

从地质条件到自然环境都堪称世界级难题。

工程技术面临极限挑战

钻达万米之下，自上而下要穿透12套完整地层层序，面临超高

温、超高压、超重载，高应力、高研磨、高污染，多套压力系统、多

种复杂岩性等“三超、三高、两多”极限挑战。

中国石油自主研制了万米深钻十大技术利器

自主研制了全球陆上首部12000米自动化钻机，是万米深钻的

“动力引擎”，可轻松吊起2列动车组，自动化作业减少人工重体力

劳动80%。

创新形成地质工程一体化设计技术，作为深地塔科1井的“大

脑”，科学设计出井身结构“四梁八柱”，首次揭示应力—弱面控制井

壁稳定机理。

创新形成高强度钻杆及安全管控技术，这是连接地面和井下的

“能量纽带”，安全高效将破岩能量传至万米深层。

自主研制了超硬复合片及高端钻头，这是破碎深地极硬岩石的

“铁齿铜牙”，全力保障钻井提速。

创新形成超高温水基钻井液体系，为万米深井钻进循环提供优

质“血液”，在处理井下复杂时发挥了关键性作用。

创新形成恶性井漏防治技术，这是钻井液漏失的“止血剂”，

关键技术全面自主可控，井漏预测准确率83%，在10288米深处一次堵漏成功。

自主研制了高强度取芯成套工具，成为打开地球深部奥秘之门

的“金钥匙”，拥有完全自主知识产权，首次获取万米以深层岩芯。

自主研制了移动式井场岩样测量成像系统，第一时间给万米之

下地层做“活检”，及时发现油气显示、快速识别储层。

自主研制了超高温超高压测井仪器，这是洞察万米深地的“火

眼金睛”，全球首次取得垂深超万米地层合格测井资料。

创新形成超深井固井关键技术与装备，这是铸造万米深井的

“铜墙铁壁”，全井段固井质量良好。

深地塔科1井五大工程纪录

全球尾管固井最深

全球电缆成像测井最深

全球陆上钻井突破万米最快

亚洲直井钻探最深

亚洲陆上取芯最深

塔里木油田地质人员共同讨论调整钻井液配比。

6000米

井深超过6000米，正式进入了超深层钻探。

挑战：钻至6000米深，破碎的岩石体积达400立方米左右，重

达800多吨，堆积起来如同一座小山。如何把它们从六七公里深的井

下搬到地面上来？

克难：研发“高悬浮、高润滑、高触变”高效清洁钻井液，提升

钻井液的挟砂和悬砂能力。较常规钻井液能更加有效地保证井眼清

洁，实现井底无淤积沉砂。

塔里木油田施工人员进行下套管作业。

7000米

钻机和工程技术能力需承载起深层钻工具的“千钧之重”。

挑战：在7856米处固井作业期间，工程面临裸眼井段长、井漏

阻卡风险高、大钩载荷重、施工时间长等难题，对技术和操作水平都是考验。

克难：攻关形成超高吨位大尺寸长裸眼复杂地层套管安全下入技

术、窄安全密度窗口长裸眼全封固井技术。2023年10月，成功将直

径为273毫米、长7856米、总浮重达580多吨的套管下入地下设计

井深，创下我国同等大尺寸套管下入最深、套管下入吨位最大等多项纪录。

塔里木油田科研人员时刻关注井底岩屑等内容。

8000米

超过8000米的深度，已经接近从地表到珠穆朗玛峰峰顶的距离。

挑战：井底温度超过150摄氏度，压力突破100兆帕，地层温度

和压力超过部分常规钻井工具额定抗温抗压极限，发生井下井漏、溢

流、易斜等风险也随之增加。

克难：通过地层实钻、测井等资料，对地层做“核磁共振”，依

托伽马能谱等测录井新工具、新技术，实现现场综合录井随钻信息可

视化、掉块归位井段精准化、地质小层对比微观化，擦亮了探视下部

地层温压、岩性、地质构造认识的“眼睛”。

在深地塔科1井，国产钻头与国外钻头同台竞技。

9000米

井深超过9000米，就进入了特深层钻探，多种复杂岩性交错，

研磨性极强。

挑战：地层软硬交错，有用手一搓就碎了的石膏岩，还有硬度仅

次于金刚石的燧石，对钻头切削齿冲击的损伤非常严重。靠近地表的

中浅层，一天最多能打600米，而在万米以深，棱角分明的钻头平均

进尺不过30米，就会磨损得近乎光滑，极端情况下每天钻探进尺不

过10米。

克难：基于对岩石特性的认识，强化钻头攻关选型、齿形排列分

布，研发兼备攻击性、抗冲击、抗研磨的新型混合布齿钻头，以此来

适应不同岩性的地层。此时，深地塔科1井已经使用了29只钻头，

其中28只都是国产钻头，证明我国自主生产的钻头可以满足钻探万

米的需求。

在10910米成功完钻后，塔里木油田甲乙方员工们合影庆贺。

10910米

2025年1月5日，深地塔科1井在地下10910米成功完钻。

万米钻探技术由“追赶者”成为“引领者”，连续钻穿12套不同

岩性和压力层系的地层，最终与5亿多年前的岩石相遇，奠定中国石

油在万米深地工程技术领域的国际领先地位。

挑战：地下井况极端恶劣。井下温度最高已达到220摄氏度左右，

达到食用油的沸点；压力更是高达145兆帕，相当于在指甲盖的面积

上停着一辆1.4吨重的汽车，超过绝大多数钻井工具的额定温压极限。

岩层极其致密难钻。从地表钻到万米，用时279天；而从10000

米到完钻井深的“最后一公里”，却耗时300多天，日均向深地前进

不到3米，钻探难度前所未有。

钻工具面临极限挑战。超高吨位、超大扭矩的钻具在狭小的空间

中高负荷运转，致使井下管柱产生剧烈振动，钻具随时都有可能疲劳

失效。

地层压力系统极其复杂。万米以深钻遇漏失层、盐水层、垮塌层、

油气层，压力系统复杂，安全密度窗口窄，压力控制面临巨大挑战。

克难：油田主导并联合多家企业协同攻关，形成万米特深层高温

高压钻井关键技术系列，让一大批国产顶尖技术设备“出战”万米，

深地产业链的自主性和安全性得到极大提升。

创新万米特深井防斜打直与轨迹控制技术，让钻头“指哪打哪”，

确保在万米深地“打得直”。

攻克万米特深难钻地层高效钻井技术，设计高抗冲击、抗研磨、

抗涡动的非平面齿混合布齿PDC钻头，确保复杂难钻地层“钻得深”。

研发抗220摄氏度抗高温水基钻井液体系，有效应对“三超”叠

加恶劣工况，实现井底沉砂“捞得净”。

突破万米特深井钻工具研制及安全管控技术，钻杆抗拉强度提升

至942吨，钻柱整体抗扭强度提升30%，实现极端恶劣井况“顶得住”。

打造特深层长裸眼多压力系统尾管固井技术，研发超高温超重载

高压尾管悬挂器，实现特深、长裸眼、多压力系统地层“固得稳”。

攻关万米特深井高温高压难钻地层取芯技术，全面提升取芯工具

强度、抗冲蚀、抗高温高压能力，实现万米深地岩芯“取得出”。

“云上”支撑再升级，钻完井远程管控支持中心（DROC）提供全

方位全过程数字化感知与支持，实现近千里之外15类装备、299项

参数“看得准”。

来源: 中国石油科协