我國深井鉆探屢獲突破 新紀(jì)錄是如何書寫的？

記者8日從中國石化獲悉，我國首口超5000米深層地?zé)峥茖W(xué)探井——福深熱1井成功鉆探至5200米，再次刷新了我國地?zé)峥茖W(xué)探井的最深紀(jì)錄，并在多個地層獲得地?zé)豳Y源，標(biāo)志著華南地區(qū)深層地?zé)峥碧饺〉眯峦黄啤?/p>

福深熱1井成功鉆探至地下5200米

福深熱1井位于海南省海口市，這口井采用“雙驅(qū)鉆井+高壓噴射”等多項自主創(chuàng)新技術(shù)，在3900米附近鉆獲溫度達(dá)150℃的地?zé)豳Y源儲層，在5123米深度鉆獲溫度達(dá)188.71℃的地?zé)醿印?/p>

中國石化福深熱1井項目負(fù)責(zé)人 鄭和榮：福深熱1井主要實(shí)現(xiàn)了探測海口地區(qū)深層地?zé)豳Y源潛力的目標(biāo)，進(jìn)一步深化了深層高溫地?zé)嵝纬膳c分布的理論認(rèn)識。發(fā)現(xiàn)了兩類三套地?zé)醿樱诇囟瘸^188℃，實(shí)現(xiàn)了華南地區(qū)尋找深層高溫地?zé)豳Y源的突破。

福深熱1井自去年8月開鉆以來，完成11個回次的取心。目前正在進(jìn)行井下下套管固井作業(yè)。下一步計劃通過高壓水力壓裂技術(shù)，對地?zé)醿舆M(jìn)行改造，以期形成具有高效儲水能力的人工儲層，為后期的地?zé)衢_發(fā)利用創(chuàng)造有利條件。

中國工程院院士 郭旭升：未來，依托福深熱1井可建成我國華南首個深層地?zé)岙a(chǎn)學(xué)研一體化現(xiàn)場試驗(yàn)研究平臺和開發(fā)利用示范平臺。在此基礎(chǔ)上，探索形成適用于我國華南火成巖地區(qū)深層地?zé)豳Y源勘探開發(fā)的理論方法和關(guān)鍵技術(shù)體系，對于我國東南沿海高熱流區(qū)地?zé)豳Y源勘探開發(fā)都具有重要意義。

此前我們所了解到的深井鉆探大都是用于開發(fā)石油和天然氣這一類化石能源，福深熱1井則是一口深層地?zé)峥茖W(xué)探井，它是用于科學(xué)研究及開發(fā)利用深層地?zé)豳Y源的。

什么是深層地?zé)豳Y源?如何開發(fā)利用?

地?zé)崮?/strong>是一種穩(wěn)定可靠、綠色低碳的可再生能源，具有儲量大、分布廣、清潔環(huán)保等特點(diǎn)，正逐漸成為全球能源轉(zhuǎn)型的重要方向。福深熱1井位于海南省?？谑?，就從這里開始了解一下我國在此領(lǐng)域的開發(fā)情況。

海南位于全球四大高溫地?zé)釒е坏沫h(huán)太平洋高溫地?zé)釒希F(xiàn)代火山活動強(qiáng)烈，距離最近的一個火山口只有不到十公里，是深層地?zé)豳Y源富集區(qū)。

中國石化石勘院 馮建赟：要打這樣一口深層地?zé)峋?，需要考慮熱源、熱儲和蓋層三個因素，這就好比用燃?xì)庠钪笠诲侀_水，這個地方的“燃?xì)庠?rdquo;就是地下的火山巖，勘探發(fā)現(xiàn)地下廣泛的花崗巖就是很好的熱儲，在花崗巖之上又發(fā)育了一套很厚的泥巖，能起到保溫作用，就是“鍋蓋”，這樣的條件非常適合開發(fā)地?zé)豳Y源。

淺層中深層地?zé)豳Y源已成為人類“熱能寶庫”

從地面鉆井，到地下200米以內(nèi)，一般就是淺層地?zé)豳Y源，溫度低于25℃，它們的特點(diǎn)是溫度全年保持穩(wěn)定，可以利用地表與室外空氣溫差，在冬季為室內(nèi)供暖、夏季供冷。從200米繼續(xù)往下，到3千米之間，是中深層地?zé)豳Y源，埋藏的地下熱水也就是我們熟知的溫泉，就是其中一種。

深層地?zé)崮苡袕V闊開發(fā)應(yīng)用前景

地下3000米以下，存在高溫巖體，溫度可超180℃甚至200℃以上，但是它里面沒有流體，或僅含少量的水，這種高溫巖體叫干熱巖。福深熱1井的鉆探目標(biāo)為2.5億年前的花崗巖，屬于深層干熱巖地?zé)峋．?dāng)前，我國地?zé)豳Y源開發(fā)利用多以淺層和中深層的水熱型地?zé)釣橹鳎裆?000米以下的深層地?zé)?，尤其是干熱巖資源的開發(fā)尚處于探索階段。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步和對清潔能源需求的增加，深層地?zé)崮艿拈_發(fā)將成為未來能源領(lǐng)域的重要研究方向。

為何此次突破5200米仍然廣受關(guān)注?

深層地?zé)崮苋绱素S富，我們?nèi)绾胃咝Ю盟?目前通過物探、鉆井等手段找到它只是第一步，接下來還需要用水力壓裂等人工改造，把高溫巖石變得像海綿一樣多孔，然后再通過地?zé)峋@個“人造海綿”里注水，用巖石的高溫把水加熱。最后，通過另一口地?zé)峋槌鰺崴蛘羝?，就可以用來發(fā)電等利用了。

我國之前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了過萬米的深井鉆探，那么為何此次鉆探剛突破5200米仍然廣受關(guān)注?

中國工程院院士 郭旭升：對于油氣井來說，埋深大于5000米的井是非常多的，但對于地?zé)峋?，埋深大?000米已經(jīng)屬于深井。在全球范圍內(nèi)，超過5000米的地?zé)峋缚蓴?shù)，在我們國家，福深熱1井是唯一的一口，也因此廣受關(guān)注。

中國工程院院士 郭旭升：福深熱 1井的成功鉆探，首次在華南地區(qū)發(fā)現(xiàn)隱伏型高溫花崗巖熱儲，這一地區(qū)，對地?zé)岬惹鍧嵞茉葱枨筮€是非常迫切的，但深層地?zé)峥碧蕉嗄陙?，未?shí)現(xiàn)突破。其次，海南前期深層地?zé)嵫芯勘容^薄弱，可供借鑒的資料也比較少，選區(qū)選址難度大。我們研究團(tuán)隊多年來持續(xù)攻關(guān)，形成了有效的探測評價關(guān)鍵技術(shù)，選定了井位，發(fā)現(xiàn)了資源。再者， 福深熱1井目標(biāo)儲層是花崗巖，硬度高、鉆探難度大，疊加180多℃的高溫，給安全高效鉆探、成井和儲層改造帶來較大的挑戰(zhàn)。

近年來我國多次突破陸海深井鉆探深度

無論是深地還是深海，我國向下“鉆研”的腳步從未停歇，一項項紀(jì)錄不斷突破，越來越多的極具“深度”的奧秘被揭開，也讓我們對腳下的地球有了更深入的了解。

不只是我國首口超5000米深層地?zé)峥茖W(xué)探井——福深熱1井將鉆探至地下5200米，刷新我國地?zé)峥茖W(xué)探井的最深紀(jì)錄;此前，位于新疆塔克拉瑪干沙漠腹地的中國石油塔里木油田深地塔科1井，鉆探深度突破一萬米，目前正在繼續(xù)向目標(biāo)深度11100米挺進(jìn)。這也是迄今為止，我國第一口垂直深度超過一萬米的井。不僅再次刷新了亞洲最深井紀(jì)錄，也創(chuàng)造了當(dāng)今世界上，鉆探一萬米深井用時最短紀(jì)錄。

2023年，中國石化“深地一號”部署的躍進(jìn)3-3XC井點(diǎn)火測試，完鉆井深9432米，刷新了亞洲最深井斜深和超深層鉆井水平位移兩項紀(jì)錄。近年來，在塔克拉瑪干沙漠腹地及其周緣，我國已鉆成200多口深度超8000米的超深井，超深油氣勘探接連突破。推動我國在超深領(lǐng)域找到了一個又一個重要的油氣戰(zhàn)略接替區(qū)。

深海方面，2021年6月投產(chǎn)的“深海一號”超深水大氣田天然氣探明地質(zhì)儲量超千億立方米，是我國目前自主開發(fā)的水深最深、勘探開發(fā)難度最大的海上超深水大氣田。目前，“深海一號”二期項目鉆井總進(jìn)尺已超過50000米，相當(dāng)于6座珠穆朗瑪峰的高度，鉆井作業(yè)整體進(jìn)度完成90%。“深海一號”二期工程全面投產(chǎn)后，可使“深海一號”超深水大氣田儲量從1000億立方米提升至1500億立方米，年產(chǎn)量從30億立方米提升至45億立方米。

未來我們?nèi)绾纬掷m(xù)向深地深海進(jìn)軍?

梳理一下近兩年我國的科研團(tuán)隊在海上和陸地不斷創(chuàng)下的深井鉆探新紀(jì)錄：

“深海一號”2021年4月15日完鉆，其最大水深超過1500米，最大井深達(dá)4000米以上;

“深地一號”躍進(jìn)3-3XC井于2023年10月26日完鉆達(dá)到9432米;

萬米科探井在2024年3月4日鉆探到10000米，但是目前還沒有完鉆，還在繼續(xù)進(jìn)行;

福深熱1井2024年4月8日，突破了5200米。

未來我國將如何持續(xù)向深地深海進(jìn)軍?

中國工程院院士 郭旭升：深地是人類難以達(dá)到的、淺地表之下的固體地球深部。隨著中淺層資源開發(fā)程度不斷提高，資源發(fā)現(xiàn)難度日益加大，深層越來越被廣泛關(guān)注，向地球深部進(jìn)軍意義重大。

主要面臨三大難題。堅硬：堅硬巖石層進(jìn)入難。不均勻：探測信號弱、分辨率低。高溫高壓：儀器設(shè)備穩(wěn)定性差。

向深地深海進(jìn)軍，一是具有較大科學(xué)探索意義;二是保障國家資源和經(jīng)濟(jì)安全需要;三是推動國內(nèi)相關(guān)行業(yè)理論技術(shù)裝備發(fā)展。

下一步攻關(guān)方向，一是要重構(gòu)深地科學(xué)理論體系，占領(lǐng)科學(xué)新高地。借助人工智能大數(shù)據(jù)等手段，整合深部油氣、地?zé)?、固體礦產(chǎn)及地震、火山等理論認(rèn)識;二是要突破瓶頸新技術(shù)，建設(shè)深地透明地球;三是要攻關(guān)生物資源的綠色開發(fā)及深地空間綜合利用。