日前，我国首口超万米科探井——深地塔科1井在地下10910米胜利完钻，成为亚洲第一、世界第二垂深井。万米之下到底有何“宝藏”？万米钻探过程中克服了哪些极限考验？研发了哪些“技术利器”？完钻的背后，又是什么样的精神力量在支撑？为全方位、多角度展现深地塔科1井的重大意义与科技创新成果，即日起，《中国石油报》推出揭秘中国首口超万米科探井胜利完钻系列报道，从资源、工程、装备、人物四个维度进行深入探究，敬请关注。

中国“智”造：重器战沙海

——揭秘中国首口超万米科探井胜利完钻

系列报道·装备篇

如果把一部手机扔进“火力全开”的家用烤箱，同时用重型液压机不间断下压，它能不能继续正常工作？如果让一根金属杆拉起两列动车组，可否保证它绝不断裂？

浩瀚的塔克拉玛干大沙漠中，一批大国重器突破了这样的极端考验。近日，我国首口超万米科探井——深地塔科1井钻至10910米完钻。向地求索的近600个日夜里，中国石油自主研发的万米深钻十大“技术利器”各显神通（点击了解详情，《刚刚！中国石油一批“神器”曝光！》），护航深地塔科1井树起“中国地标”。

钻透“地下珠峰”，是一场征战“科技沙海”的艰难探索。

极限挑战

锻造入地大国重器

超深、超高温、超高压、超高应力、复杂压力……摆在超深井钻探面前的是世界级的技术难题。“对标全球13项工程难度指标，塔里木盆地的超深井有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，对装备利器提出了“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”，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，管柱最大重量超过660吨，给钻机提升能力带来前所未有的挑战。”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”的难题后，为钻机打造“大脑”的重任摆在眼前。项目组创新研发了万米级钻机管柱自动化装备，以触控式操作实现了一体化管控，在井口区域几平方米的范围内，优化整合上百个动作，相当于把重达四五吨的单个设备，变成能够协同作业的“机器人”，并使其运动状态下的控制精度达到毫米级，自动化作业减少人工重体力劳动量达80%以上。

向深地进军，1130余根钻杆连起钻机与钻头，在一端承受着几百吨拉力时，另一端正处在145兆帕的高压中。怎样让壁厚相当于指甲盖宽的钻杆承受住几百吨的重量，让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。3项参数均达到目前国际最高水平，从前的研发理论认识都不适用。例如焊接环节，高强度钻杆摩擦焊接壁厚比常用钻杆厚近一倍，对焊接设备和工艺都提出了极限挑战。”王显林回忆道。

在没有经验可循的情况下，钻杆研发团队整天泡在车间里，逐一尝试30多种方案。最终，他们在摩擦焊接工艺及热处理工艺间隔时间等方面找到突破口，破解了超大壁厚高强度材料摩擦焊接等一系列技术难题，研发的高强度钻杆整体抗拉能力达到942吨，相当于12架波音737飞机起飞重量的总和，多项性能指标创下国际最高纪录，搭建起万米井下与地面坚不可摧的“能量纽带”。

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”，北石公司12000米顶驱为钻机添动力……中国石油各企业一路攻城拔寨，催生了一批“大国重器”，登顶一个个深地科技“制高点”。

洞察“未知”

叩开万米奥秘之门

2024年3月4日，在深地塔科1井钻探深度突破万米的欢腾声中，塔里木油田企业首席专家、深地塔科1井井长王春生仍然心事重重。万米之后，没有任何邻井参数可供借鉴参考。“接下来每向下1米，都像是在‘无人区’里凿出一条路。”王春生说。

破解未知，需要一双洞察万米深地的“慧眼”和一把打开地球深部奥秘之门的“金钥匙”。

由地上向万米之深的井里看，完成测井资料采集，举世罕见。技术人员要在万米深的井筒内使用测量仪器，采用电、声、核、磁等尖端手段，将钻过的所有地层进行厘米级精准标定，寻找油气资源。

一深生万难。深地塔科1井需要配备超1.3万米超长电缆，电缆自重增加，普通电缆承载力不够；电缆加长还会导致电信号衰减，就像两个人远距离“喊话”，听不清晰；井下温度超过200摄氏度，电子元器件就像是被扔进了烤箱，难以正常工作……中油测井迎难而上，成立万米超深井高温高压仪器研制专班，研制国产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，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能力，成功擦亮洞察油气藏的“火眼金睛”。

把万米深处的实物资料从地下“带上来”，就要靠取芯工具这把“金钥匙”。

取芯，简单来讲就是从地层中“抓取”一段岩石。而在万米深层取得一块5.4亿年前的岩石标本，取芯工程师要操作着抖动如面条的钻具，从极易破碎又如砂纸般坚硬的地层中，将万米深部的岩石取至地面，难度可想而知。

为此，川庆钻探创新研发了高强度取芯成套工具，取芯外筒螺纹抗拉、抗扭强度比常规取芯工具提高1.5倍以上，全力保障取芯安全；开展钻头结构优化和水力学分析，层层精选每一粒金刚石，保证钻头的攻击性、耐磨性和寿命。

“我们建立了取芯工具钻柱动力学模型，每一次取芯方案都历经5轮以上研讨，严格把控取芯施工工艺，终于从万米深处获取了珍贵程度堪比‘月壤’的岩芯资料。”川庆钻探钻采院一级工程师刘彬说。

只有创新才能自强。超高温超高压测井仪器、高强度取芯成套工具等装备的创新突破，助力深地塔科1井钻探创造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。

创新引擎

奏响深地探索强音

“我们团队数十年一茬接一茬地攻关，获得了不少成果。中国石油准备打万米深井时，我们心里已经有底了。”超重载高压尾管悬挂器研发人员、川庆钻探井下作业公司一级工程师刘运楼自信地说。

滴水穿石，非一日之功。深地塔科1井完钻的“支撑力”，来自中国石油把创新作为第一战略、着力高水平科技自立自强、建设能源与化工创新高地的深厚积淀。

深地塔科1井的“找油找气先锋”就是一个缩影。东方物探运用超深层地震勘探技术，对万米地层进行高清晰“成像”，指明靶心，精准落实了万米深层油气的有利钻探目标。在随钻过程中，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%。这背后是东方物探历时十余年攻关“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“领跑”的“硬核”跨越。

每一米向下钻进，都是“实验室”与“井场”的深度协作。中国石油部署了“万米超深层科学探索”重大科技工程，集智攻关研究，形成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、材料迭代升级。中国工程院院士孙金声表示：“万米深井的钻探成功不仅是油气工程技术上的壮举，更是钻采产业链转型升级的里程碑。”

每一次向地探索，都离不开科技攻关的强力支撑。近年来，中国石油着力发挥科技战略先导地位和根本支撑作用，建设“五位一体”国家战略科技力量，不断深化科技体制机制改革，激活科技人才发展“一池春水”，自主创新能力基本实现从跟跑为主向部分并跑、局部领先、整体提升的深刻转变，为保障国家能源安全提供不竭科技动能。

10910米不是深地征途的终点，向科技更高峰的“进攻”仍在继续。中国石油将持续挑战“禁区”，加强万米深地科学研究，加快建设原创技术策源地，培育未来产业，为我国石油事业迈向高水平科技自立自强再添重器、再创辉煌！