地下10910米！為什么要“挖”這口深井

1864年，儒勒·凡爾納的科幻小說(shuō)《地心游記》一經(jīng)出版就迅速風(fēng)靡全球。小說(shuō)描寫(xiě)了一個(gè)有著大海、蘑菇森林和遠(yuǎn)古巨獸的地下世界，激發(fā)了幾代人的好奇心。千百年來(lái)，和上天、下海一樣，“入地”也一直是科學(xué)家孜孜以求的夢(mèng)想。

近日，中國(guó)石油宣布了一條令人振奮的消息——我國(guó)首口超萬(wàn)米科探井“深地塔科1井”在新疆塔克拉瑪干沙漠腹地成功完鉆。這口井的垂直深度達(dá)到了驚人的10910米，一舉刷新了亞洲紀(jì)錄，成為亞洲第一、世界第二垂深井。

為什么要向深地進(jìn)軍

正如《地心游記》所描寫(xiě)的，深地，潛藏著這顆藍(lán)色星球的無(wú)窮奧秘，以及人類對(duì)未知領(lǐng)域的強(qiáng)烈好奇。

地球到底是怎么演化成現(xiàn)在這樣的？地震、火山等自然災(zāi)害是否有規(guī)律可循？應(yīng)對(duì)它們的“秘訣”，是否就藏在地球深部？地球里面是否有我們不知道的寶藏？要尋找這些問(wèn)題的答案，就必須向地球深部進(jìn)軍。

而且從現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，我國(guó)煤炭資源豐富，油氣資源少，多年來(lái)，石油、天然氣對(duì)外依存度都較高。目前，我國(guó)80%的油氣產(chǎn)自深度小于4500米的中淺層，但隨著中淺層油氣勘探開(kāi)發(fā)程度不斷提高，油氣發(fā)現(xiàn)的難度越來(lái)越大。因此，油氣企業(yè)也需要在地球深部找到更多的油氣資源，以保障國(guó)家能源安全。

“入地”難在哪

作為入地的重要手段之一，超深鉆井被稱為深入地球內(nèi)部的“望遠(yuǎn)鏡”。通過(guò)對(duì)鉆具上搭載的探測(cè)設(shè)備所采集的各種地下數(shù)據(jù)和信息及鉆探獲取的“巖芯”進(jìn)行分析，科研人員可以逐步揭示大陸地殼的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)，探索地球深部流體系統(tǒng)、地?zé)峤Y(jié)構(gòu)，解決地球演化等一系列重大基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題。

但是，打一口超深鉆井太難了。垂直深度越大，地層越硬，井下的壓力和溫度也越高。萬(wàn)米深井需要連接1000多根鉆桿，而在高溫高壓下鉆桿就像“煮熟的面條”一樣，操作起來(lái)很難控制。同時(shí)，面對(duì)地下超過(guò)200℃的高溫，一般設(shè)備和儀器內(nèi)的電子元器件、橡膠件等都會(huì)損壞失效。

現(xiàn)在已知地球平均半徑為6371千米，人類探索到的垂直深度僅有12.26千米。這意味著，人類花費(fèi)300年時(shí)間僅向地心前進(jìn)了0.19%。如果將地球比喻為雞蛋，那么現(xiàn)在連雞蛋殼都沒(méi)鉆破。

另一個(gè)問(wèn)題來(lái)了，打這么深的鉆井，會(huì)引發(fā)地震或者對(duì)地球造成破壞嗎？答案是不會(huì)。雖然我們不斷地對(duì)地球深部進(jìn)行鉆探，但是目前還是在地殼淺部進(jìn)行。地殼是地球最外部的圈層，最厚可達(dá)70千米（這個(gè)位置在珠穆朗瑪峰），整個(gè)地殼平均厚度約17千米。目前的萬(wàn)米深井最深也不過(guò)12.26千米，所以不用擔(dān)心對(duì)地球造成破壞。

“深地塔科1井”做到了

塔里木盆地不僅深，演化歷史更加復(fù)雜，且縫洞型或者是斷裂儲(chǔ)層類型的鉆探難度更大。中國(guó)石油是如何實(shí)現(xiàn)垂深10910米的？

近年來(lái)，我國(guó)在超深層儲(chǔ)層立體成像、抗高溫儀器和精準(zhǔn)定向技術(shù)等領(lǐng)域取得了一批原創(chuàng)性成果，并成功研制出全球首臺(tái)1.2萬(wàn)米特深井自動(dòng)化鉆機(jī)、抗220℃水基鉆井液、抗240℃高強(qiáng)度成套取心工具等一批核心技術(shù)和裝備。這些技術(shù)和裝備的應(yīng)用，為我國(guó)深地探測(cè)提供了有力的保障。

“集中力量辦大事”的體制優(yōu)勢(shì)發(fā)揮了重要作用。中國(guó)石油聯(lián)合集團(tuán)內(nèi)外企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)以及高等院校，共計(jì)數(shù)萬(wàn)人開(kāi)展集智攻關(guān)，將難題一一破解。同時(shí)，石油人不怕吃苦、實(shí)干苦干的精神也是成就10910米不可或缺的因素。

為什么是10910米

為什么這次“入地”的深度是10910米，而不往下繼續(xù)打了呢？中國(guó)石油的專家說(shuō)，這是因?yàn)樵谶@個(gè)深度，這口井的科學(xué)探索、油氣勘探、工程技術(shù)驗(yàn)證等任務(wù)都已圓滿完成。經(jīng)專家論證，從風(fēng)險(xiǎn)和收益角度看，這口井的深度保持在這一數(shù)字比較科學(xué)合理。

不負(fù)所望，“深地塔科1井”拿到了不少“寶貝”。它在萬(wàn)米深層取得珍貴巖心，獲得5.4億年前巖石標(biāo)本，珍貴程度堪比“月壤”?？蒲腥藛T根據(jù)首次獲取的萬(wàn)米測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)等地質(zhì)資料，繪制出亞洲首套萬(wàn)米深層古地質(zhì)圖。更讓人振奮的是，此次在萬(wàn)米深層發(fā)現(xiàn)了天然氣，實(shí)現(xiàn)全球陸上萬(wàn)米以下油氣發(fā)現(xiàn)零的突破，填補(bǔ)了萬(wàn)米地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)空白。

正如中國(guó)石油的專家所說(shuō)，10910米是個(gè)新起點(diǎn)。接下來(lái)，專家們要進(jìn)一步分析此次獲得的數(shù)據(jù)資料，解析出更多來(lái)自地球深部的“密碼”。他們還將對(duì)“深地塔科1井”做更多工作，爭(zhēng)取勘探開(kāi)發(fā)出可用的天然氣。也許過(guò)不了多久，10910米這個(gè)數(shù)字就會(huì)被刷新。

（科普時(shí)報(bào)記者 操秀英）