超越9000米！进军地球深部！“深地一号”凭啥能刷新纪录？

新疆阿克苏地区的沙雅县，地处塔里木盆地，亦处于世界第二大流动性沙漠——塔克拉玛干沙漠的外缘。作为古丝绸之路上的龟兹国的一部分，这里曾因灿烂的古西域文化而熠熠生辉。

新疆阿克苏地区沙雅县的胡杨林自然保护区（图片来源：Wikipedia）

近日，中国石化集团在此设立的“深地工程”顺北油气田基地传来好消息：“深地一号”跃进3-3XC井刷新两项纪录：

第一项：以完钻井深9432米的深度，刷新了亚洲陆上最深井纪录；

第二项：以在地层下水平延伸3400米的距离，刷新了超深层钻井水平位移纪录。

图片来源：新华社

刷新两项纪录的背后，蕴藏着我国一系列“地球深部探测”的硬核技术。

一、油气之藏，一往“地深”

发展深海、深地、深空、深蓝等领域的战略高技术是我国重大的科技创新规划的一部分。而对“地球深部探测”（即深地）战略的一个重要积极响应，就是对深层油气资源的勘探。

有人问：勘探油气资源，为何要往“深”走？这与当今“油气之藏，一往地深”的趋势有关。自2016年以来的统计，我国深层、超深层蕴藏的油气资源的油当量超过670亿吨，占我国油气资源总量的比重超过了三分之一。

（油当量是按标准油的热值计算各种能源量的换算指标，1千克油当量的热值，按42.62兆焦计算）

如此这般，油气能源紧张问题岂不大大缓解？想从深层、超深层中获得这些油气资源可没这么简单。

油气形成过程图解（图片来源：图虫创意）

地层之深、超深的划分，就世界范围和我国具体情况来说，标准是不同的。站在我国油气勘探的实践角度来说，全国矿产储量委员会于2005年作如下界定：

深层：深埋3500米至4500米

超深层：4500米以下

又经过十余年的油气勘探实践及经验的总结，我国学者结合我国东西部地区温度场之差异，对东部地区、西部地区的深层、超深层分别作了界定：

东部地区深层：深埋3500米至4500米

东部地区超深层：4500米以下

西部地区深层：深埋4500米至6000米

西部地区超深层：6000米以下

二、深虽可测，油气难得

在“深地一号”顺北油气田基地，油气埋藏的平均深度已突破8000米大关，属于典型的“特深层”油气田。而此次“深地一号”跃进3-3XC井的完钻井深更是超过9000米，其钻井工程首先面临着超深、特深层钻井所面临的共性难题：

地层的年代久远，经历过长期的演化，地层构造极为复杂，多处于高温、高压环境下，深部流体富含酸性气体，如硫化氢、二氧化碳等。

此外，“深地一号”跃进3-3XC井“性格鲜明”，因此还遇到一些“个性”难题：

该井位于新疆沙雅县塔里木河上游湿地自然保护区的生态红线以外，其欲开采的油气却不在此处，而在距离其约3400米的保护区内、深埋超过7200米的超深层地层中。

无人机拍摄的中国石化“深地一号”跃进3-3XC井（图片来源：新华社）

因此，它有一个地下数公里的“水平位移”，在这种大位移井钻过程中，受重力的影响，岩屑容易在井斜较大的井段或水平段堆积，从而形成岩屑床，若任其持续堆积，会给钻井工程带来很大阻碍。

三、攻克难题，实现突破

攻克难题1：智能大数据PK复杂地质环境

面对超深层复杂、恶劣的地质条件，技术人员为“深地一号”跃进3-3XC井设置了可即时性预警风险的系统，充分利用大数据、远程技术支持等手段为工程保驾护航。

近年来，在油气工程技术发展中，智能钻井大数据技术的应用势不可挡。智能化大数据无缝渗透至钻井全过程。如：

井下测量系统实时检测井下工具，并实时将检测数据“提交”分析系统以分析数据，以便为下个阶段设计最佳方案；

随钻测量系统可“搜集”目标地层所涉及的地质参数，再通过数据分析后，及时“反馈”准确的地质信息。

今年8月，工作人员正在跃进3-3XC油气井操作由我国自主研发的超深井自动化钻机进行钻井作业（图片来源：新华社）

这在油气工程人的眼里是意义重大的技术变革——不必只靠经验钻井了，科学钻井的时代已然来临。

具体到“深地一号”跃进3-3XC井来说，设置了精度极高的随钻测控系统，7000多米下的信号，可即时送达地面，这就如同“画钻点睛”——让钻头生出双眼，依据具体情况即时调整“行程”，从而让水平井实现短距离自由、短周期自由。

难题2：超深大位移技术PK“超深”+“大位移”

对大位移井的定义有不同标准，其中一种源自于英国BP公司和美国ARCO公司的定义是：定向井或水平井的水平位移（Horizontal Displacement，简称HD）超过3000米，即可被认定为大位移井（Extended Reach Well，简称ERW）

钻井水平位移示意图（来源：Wikipedia）

“深地一号”跃进3-3XC井，有一个3400米的水平位移，又是在远超6000米的地层中开采油气，故而“超深+大位移”成为一个棘手的难题。为解决这个难题，技术人员运用超深大位移技术，先直下、后横伸，在地层之下大手笔地水平延伸3000多米，获取了油气资源。

四、外破纪录，内取油气

破纪录固然值得欢庆，但更值得高兴的是，“深地一号”跃进3-3XC井实实在在地获得了高产油气流。据统计，可得到200吨日产原油、5万立方米天然气。此外，还另部署了两眼超深大位移井，与跃进3-3XC井配合，累产的原油可达5.8万吨，新增的可采储量更是超过30万吨。

工作人员正在展示现场产出的原油（图片来源：新华社）

“深地一号”跃进3-3XC井的钻探工程已然证明，我国在深地技术、深层油气资源勘探工程上跻身国际前列，这为保障我国能源安全打下了技术、工程方面的坚实基础。

参考文献：

[1] 杨飞,周静.智能钻井大数据技术的发展研究[J].石化技术,2017,24(09):

[2] 冯飞.水平井钻井技术进展研究[J].西部探矿工程,2023,35(07):

[3] 何登发,贾承造,赵文智等.中国超深层油气勘探研究进展与关键问题[J].石油勘探与开发,

[4] 关晓东,郭磊.深层—超深层油气成藏研究新进展及展望[J].石油实验地质,2023,45(02):

[5] 缪翔,秦天宝,石磊等.大位移井岩屑运移影响因素分析[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(18):

[6] 张亢,芦鑫,张家丽等.特深层钻完井技术标准体系探讨[J].石油工业技术监督,2023,39(10):

作者：翟国庆 中国科普作家协会会员

审核：朱传庆 中国石油大学（北京）地球科学学院教授

出品：科普中国

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