“向地球深部进军是我们一定要解决的战略科技问题”。我国深层超深层钻探研究已持续近50年，万米井深一直是一道难以逾越的“天堑”。万米深地“井工程”是建立地面与超万米地层联系通道的唯一手段，是准确获取地球深部信息、探寻油气新领域不可或缺的技术，最重要的包含钻井、测井、完井测试、压裂改造等。在近日由中国石油学会主办的第三届中国深层超深层油气勘探开发关键技术与装备交流会上，专家觉得，万米深地油气科探预探工程开启了人类探索地球深部新纪元，意义比肩探月工程，代表当今世界“井工程”领域顶配水平，是一项“超级工程”。还有专家觉得，万米深井的测井，相当于“反向探月”工程。本版展示我国在深地石油工程技术方面的进步，敬请关注。
深地塔科1井在寒武系10029~10777米井段发现多层天然气显示，是全球首次在陆地万米深层钻探发现油气，并实现我国首次取得万米深层岩芯，意义堪比获取“月壤”。
地球半径仅约6400千米，大陆地壳平均厚度33千米，但人类至今钻探最大深度仍未达到13千米。20世纪以来，苏、美、德等国完钻20余口接近或超过万米的超深特深井，其中苏联科拉半岛SG-3井历时23年完钻井深12262米，标志着人类钻探进入万米时代。
中国工程院院士孙金声说，我国深层超深层钻探研究已持续近50年，万米井深一直是一道难以逾越的“天堑”。万米深地油气科探预探工程是世纪工程，是深部地球科学、油气探索与技术发展的必然选择，开启了人类探索地球深部新纪元，意义比肩探月工程，代表当今世界“井工程”领域顶配水平，这项“超级工程”将有力推动我们国家重大技术装备攻关突破，奠定我国在万米深地油气工程技术领域的国际领头羊，实现石油科技高水平自立自强。
近年来，我国钻成一批超深井，7000米级技术成熟、8000米级趋于常态化，已迈上9000米台阶。但万米深地钻探工程难度巨大，塔里木、四川盆地超深层特深层地质条件极端复杂，对标全球13项工程难度指标，其中高温、高压、高含硫、砾石厚度、盐层厚度与套数、盐水压力系数等指标属于世界级工程难题。
万米深地“井工程”是建立地面与超万米地层联系通道的唯一手段，是准确获取地球深部信息、探寻油气新领域不可或缺的技术，最重要的包含钻井、测井、完井测试、压裂改造等，通过系统研判，梳理出万米深地“井工程”存在的重大技术挑战和两大关键科学问题。
钻井领域面临五大挑战：万米深层压力系统复杂多变、钻遇风险点多，现有井身结构难以满足规定的要求；万米深井钻井管柱超长、重量大、强度不足，易发生疲劳及腐蚀失效；万米井深钻井液循环路线万米以上，沿程能耗高、动力传递效率低，钻头动力不足、破岩难度大；极端环境下钻井液性能难以维持长效稳定，井壁失稳及恶性漏失防治缺乏有效手段；万米深井井底温度超210摄氏度、压力超过175兆帕，且含有硫化氢，关键装备、工具难以满足钻探需求。
测井领域的挑战是：原有测井动力系统和仪器耐温压性能不足，测不准、解释评价难度大。完井测试领域的挑战是：高温超长封固段水泥浆性能需逐步提升，试油试气地面装备及地层测试工具不满足万米深井需求。压裂改造领域的挑战是：超深、超高温、超高应力井况下，储层压裂改造难度极大。
需要解决的两大关键科学问题是：万米深井极端工况下岩石力学、流体力学、管柱力学响应特征与调控机制（力学-物理化学）；高温度高压力高腐蚀及复杂应力条件下金属、非金属材料性能变化与失效机理（金属-非金属材料）。
中国石油部署在塔里木盆地的深地塔科1井，设计井深11100米，五开井身结构。2023年5月30日开钻，用时279天突破万米大关，为全球最快，后因井下复杂实施侧钻，2025年1月5日，用时586天钻至井深10910米完钻，为世界第二垂深井。该井在寒武系10029~10777米井段发现多层天然气显示，是全球首次在陆地万米深层钻探发现油气。
中国石油部署在四川盆地的深地川科1井，设计井深10520米，井身结构六开备八开，四开钻至7418米中途完井，是世界最深超大尺寸井眼。目前五开钻至近万米深，顺利钻穿栖霞组采空区，进一步向下探索的科学和油气发现意义重大，井身质量控制好，具备加深条件。
在万米深地“井工程”实施中，各项技术取得新进展。钻井技术方面，研发了国产化12000米自动化钻机，配套研制了70兆帕钻井泵和900吨顶驱，最新研发了15000米自动化钻机，即将现场应用；形成了井身结构优化技术；形成了高强度钻杆及安全管控技术；形成了抗温240摄氏度、抗盐15%环保型水基钻井液体系，打破了“无磺化、不高温”的传统理念，处于国际领先水平；形成了恶性井漏防治技术，创造了10388米深缝洞体恶性井漏堵漏世界纪录；研制了高效钻头；研制了防斜提速的垂直钻井工具；研制了抗温240摄氏度高强度取芯成套工具，实现我国首次取得万米深层岩芯，意义堪比获取“月壤”。
完井测试技术方面，形成了超深复杂井固井技术，研发抗温240摄氏度水泥浆，解决了特深、超高温、负安全密度窗口等世界级固井难题；研制远程自动控制地面测试流程关键装备及成套井下测试工具，支撑万米深井“试得成”。
压裂改造技术方面，研发175兆帕压裂车组液力端和高压管汇，研制出抗温200摄氏度加重胶凝酸、氯化钙加重压裂液、溴盐加重压裂液，为万米深井储层改造准备了关键技术。
下一步，将围绕万米深地“井工程”科学问题，从“快速提升、验证完善、持续突破”三个层面，明确16项攻关目标，助力万米深井“打成、打快、打好、测准、试成”，强力支撑深地川科1井钻达13000米重大战略部署，并支撑深地国家科技重大专项超万米科学探井实施。
孙金声说，钻成万米深井是几代石油人的梦想和使命。深地塔科1井胜利完钻，标志着我国“井工程”技术走在了世界最前列。他建议，建立健全万米深地“井工程”产业链，打造中国高端技术品牌万米深地“井工程”产业集群，引领国际万米深地“井工程”创新发展，支撑万米深层成为油气勘探开发现实领域，保障国家能源安全。
深地塔科1井实现世界首次万米特深渗透率测井，一举实现了“反向探月”工程的重大突破。2025~2075年，以国产渗透率测井系列突破为标志，测井技术或将进入渗透率系列新周期。
截至2024年底，全球能够独立探测月球的国家有美、俄、中、印四国，而具备万米测井能力的国家仅有俄、美、中三国。
油、水电阻率不同，因此世界上最早寻找油气的方法是利用电阻率特征识别油气。1927年9月5日，法国的康拉德·斯伦贝谢和马歇尔·斯伦贝谢兄弟，在488米深的井中测出了世界上第一条测井曲线，并成功找到了含油砂岩。
中国工程院院士李宁说，测井技术大约以50年为一个发展周期，1927~1975年是模拟测井时代，主要利用孔隙度测井系列，测试砂岩、砂泥岩等，我国测井技术处于模仿、跟跑阶段；1975~2025年是数字测井时代，主要利用饱和度测井系列，测试碳酸盐岩、火山岩等，我国测井技术处于研发、并跑阶段。
储层孔隙度、油气饱和度和地层渗透率是油气勘探开发的三大关键核心参数。1927年至今，孔隙度和饱和度两大测井系列全面工业化应用，但井下连续深度渗透率测量理论及装备一直未能取得突破，2025~2075年，以国产渗透率测井系列0到1的突破为标志，测井技术或将进入渗透率系列新周期。
2022年1月8日，李宁首次提出一种井下渗透率连续测量原理及测井仪结构设计的具体方案。2024年3月，渗透率测井原型机在华北任91标准井首次下井测试成功。2025年1月11日，渗透率测井原型机在深地塔科1井实现垂深10910米的五开完井测井，是世界首次万米特深测井，更是世界首次万米特深渗透率测井，一举实现了“反向探月”工程的重大突破。
渗透率测井系列包括常规测井（阵列化）、地层测试（智能化）、电成像（水基+油基）、核磁（多维）、阵列声波（多极+超远探测）、元素测井（元素扫描）、随钻测井（导向+地层评价）、渗透率测井、井场近原位测量等。
李宁说，必须清醒地认识到，实现从0到1只是开始，接下来1到10和10到100的任务还异常艰巨。世界上第一台电动车的历史可以追溯到1834年，美国人托马斯·达尔波特制造的电动三轮车由一组不可充电的干电池驱动，只能行驶一小段距离。历经190年的发展，电动汽车才迎来大规模应用。若要缩短渗透率测井1到10的时间，必须抓紧在更多的井中试验，应对各类更复杂情况，尽快确定适合使用的范围及边界条件。
2018年至今，累计完成8000米以深的超深井151口。下一步，将攻关研制15000米重载钻机，研发新型超高温高压测井仪器、测试工具和井筒工作液等高性能装备和产品。
中国石化早在2017年就把特深层油气勘探开发工程技术列入重大科学技术攻关项目，目前已基本建立了具有自身特色、较为完备的深层超深层油气勘探开发工程技术与装备体系，支撑保障了油气勘探突破和规模效益建产。2018年至今，累计完成8000米以深的超深井151口，其中11口井深超9000米。
中国石化油田勘探开发事业部副总经理李冰介绍，目前中国石化在复杂深层油气工程技术保障能力上，钻井具备10000米特深井、6000米水平位移井、4200米长水平段水平井钻完井能力，压裂具备4000米长水平段大型分段压裂能力、9000米特深井酸化压裂能力，测录具备超高温230摄氏度、超高压207兆帕及复杂条件下的测井施工能力，试油具备8000米“三高”油气井测试、230摄氏度和172兆帕的射孔施工能力。
中国石化构建油公司和工程公司一体化运行管理体系，攻关建立深层超深层钻完井工程技术与装备体系。
在装备方面，中国石化成功研制了9000米自动化钻机等钻完井关键装备，经纬领航175摄氏度地质旋转导向系统等轨迹控制工具及仪器，全球首套175兆帕超高压压裂装备、全球单机功率最大8000型电动压裂装置等超高压压裂关键装备，超深层完井测试技术及工具，形成240摄氏度超高温钻井液、240摄氏度抗高温防腐防窜水泥浆、230摄氏度完井工作液等抗高温井工作液体系。
在技术方面，中国石化迭代形成深层超深层重点工区钻完井技术系列。在川渝工区，威荣深层页岩气钻井周期由150天缩短至50天以内，川西气田开发井平均无阻流量达223万立方米/日。在西北工区，顺北超8000米深井钻井周期由近500天缩短至70天以内，单井产能提高17%。济阳页岩油钻井周期由130余天缩短至20天以内。
下一步，中国石化将继续攻关提升深层超深层地球物理技术，攻关提升超深层工程技术与装备能力，研制15000米重载钻机，研发新型超高温高压测井仪器、测试工具和井筒工作液等高性能装备和产品，提升超深层钻完井技术装备保障能力。
深层超深层钻完井正在向万米深度拓展、向极微观纳米尺度深入、向超高温高压极端条件迈进。石油工程需发挥自身技术优势，提升产业链整合能力，跨界融合打造新质生产力。
对于深层超深层石油工程技术未来发展的新趋势，中国石油工程技术研究院党委书记兼休斯敦技术研究中心主任刘岩生说，随着油气勘探开发不断向地球深部进军，深层超深层钻完井正在向万米深度拓展、向极微观纳米尺度深入、向超高温高压极端条件迈进，由冷盆、温盆向热盆发展，由“少批量科学探索”向“工业化规模实施”迈进，信息化数字化智能化水准不断提高，技术精度与效率持续升级，不断突破油气勘探开发边界。
超深井的极限深度、极端温压、复杂高地应力给钻完井工程提出新的技术挑战，钻穿地层层系多、复杂压力地层与复杂岩性地层交互，井下从单一复杂加剧成错综复杂；超大尺寸井眼减振提速、井壁稳定、油基钻井液环境下提速等新的挑战不断涌现，超深井下动力传递迫切地需要抗200摄氏度以上超高温井下动力钻具、抗高温随钻测量工具仪器和超深超长钻柱安全防控技术等；超深层岩石压实程度高、研磨性强，破岩提速难度大。
刘岩生认为，未来一要持续升级超深井钻井装备，实现全自动化钻井，特别是研制15000米智能钻机、超高压智能精细控压钻井技术与装备等；二要攻关抗温更高的井筒工作液，持续降低事故复杂；三要加快突破智能高端钻头与抗超高温度高压力钻井工具；四要强化大模型和AI技术应用，大幅度提高钻完井效率。
中国石化胜利石油工程总经理、党委副书记舒华文说，胜利石油工程全力从工程视角解决超深井打快打好、增储上产等难题，深化地质工程一体化融合，积淀发展深层油气藏勘探开发工程配套技术，高效支撑了“深地工程”建设。
胜利石油工程研发的井筒强化+高效破岩技术支撑顺北“深地一号”高效开发；一井多控技术助力塔河油田实现少井高产，单井EUR（评估的最终可采储量）由2.3万吨提高至4.5万吨；研制国内首套一体式全电驱精细控压钻井系统，构建抗温230摄氏度合成基钻井液体系，保障超深层安全成井；组建科学钻井远程决策支持中心，开展全要素优化提速，助力哈山区块钻井周期由400天缩短至150天；地质工程一体化技术强力支撑准噶尔盆地勘探向9000米突破；初步形成7700米超深层多尺度复杂缝网压裂技术，开辟山前带准原地勘探新领域；超深层试油提速提效技术助推准中深层油气快速精细评价。
展望未来发展前途，舒华文说，胜利石油工程将深入推动超高温高压安全钻井、超深层体积压裂等“卡脖子”研发技术突破，持续推进钻井装备高端化发展，目前正联合研发全自动钻机，具备离线建甩立柱、自动起下钻、自动下套管、钻井液自动调配等功能，实现钻井全工况、全流程自动化作业。建设钻井智能导航系统，依托人工智能快速推进钻完井工程智能化转型。
舒华文说，深地资源开发利用面临新的挑战与机遇，石油工程需充分的发挥自身技术优势，提升产业链整合能力，如布局新能源及减碳相关产业工程配套技术、深部煤层原位燃烧发电技术、中低成熟度页岩油高效开发技术、济阳分布式非补燃干热岩地热发电技术、天然气水合物不建井钻采技术等，实现跨界融合，打造新质生产力，助力能源企业战略发展开启“第二曲线”。