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

近日，中國石油宣布了一條令人振奮的消息——我國首口超萬米科探井“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到了驚人的10910米，一舉刷新了亞洲紀錄，成為亞洲第一、世界第二垂深井。

為什么要向深地進軍

正如《地心游記》所描寫的，深地，潛藏著這顆藍色星球的無窮奧秘，以及人類對未知領域的強烈好奇。

地球到底是怎么演化成現(xiàn)在這樣的？地震、火山等自然災害是否有規(guī)律可循？應對它們的“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？要尋找這些問題的答案，就必須向地球深部進軍。

而且從現(xiàn)實情況來看，我國煤炭資源豐富，油氣資源少，多年來，石油、天然氣對外依存度都較高。目前，我國80%的油氣產自深度小于4500米的中淺層，但隨著中淺層油氣勘探開發(fā)程度不斷提高，油氣發(fā)現(xiàn)的難度越來越大。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部的“望遠鏡”。通過對鉆具上搭載的探測設備所采集的各種地下數(shù)據(jù)和信息及鉆探獲取的“巖芯”進行分析，科研人員可以逐步揭示大陸地殼的物質組成與結構，探索地球深部流體系統(tǒng)、地熱結構，解決地球演化等一系列重大基礎科學問題。

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，操作起來很難控制。同時，面對地下超過200℃的高溫，一般設備和儀器內的電子元器件、橡膠件等都會損壞失效。

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300年時間僅向地心前進了0.19%。如果將地球比喻為雞蛋，那么現(xiàn)在連雞蛋殼都沒鉆破。

另一個問題來了，打這么深的鉆井，會引發(fā)地震或者對地球造成破壞嗎？答案是不會。雖然我們不斷地對地球深部進行鉆探，但是目前還是在地殼淺部進行。地殼是地球最外部的圈層，最厚可達70千米（這個位置在珠穆朗瑪峰），整個地殼平均厚度約17千米。目前的萬米深井最深也不過12.26千米，所以不用擔心對地球造成破壞。

“深地塔科1井”做到了

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

近年來，我國在超深層儲層立體成像、抗高溫儀器和精準定向技術等領域取得了一批原創(chuàng)性成果，并成功研制出全球首臺1.2萬米特深井自動化鉆機、抗220℃水基鉆井液、抗240℃高強度成套取心工具等一批核心技術和裝備。這些技術和裝備的應用，為我國深地探測提供了有力的保障。

“集中力量辦大事”的體制優(yōu)勢發(fā)揮了重要作用。中國石油聯(lián)合集團內外企業(yè)、科研機構以及高等院校，共計數(shù)萬人開展集智攻關，將難題一一破解。同時，石油人不怕吃苦、實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？中國石油的專家說，這是因為在這個深度，這口井的科學探索、油氣勘探、工程技術驗證等任務都已圓滿完成。經專家論證，從風險和收益角度看，這口井的深度保持在這一數(shù)字比較科學合理。

不負所望，“深地塔科1井”拿到了不少“寶貝”。它在萬米深層取得珍貴巖心，獲得5.4億年前巖石標本，珍貴程度堪比“月壤”。科研人員根據(jù)首次獲取的萬米測井數(shù)據(jù)等地質資料，繪制出亞洲首套萬米深層古地質圖。更讓人振奮的是，此次在萬米深層發(fā)現(xiàn)了天然氣，實現(xiàn)全球陸上萬米以下油氣發(fā)現(xiàn)零的突破，填補了萬米地質理論認識空白。

正如中國石油的專家所說，10910米是個新起點。接下來，專家們要進一步分析此次獲得的數(shù)據(jù)資料，解析出更多來自地球深部的“密碼”。他們還將對“深地塔科1井”做更多工作，爭取勘探開發(fā)出可用的天然氣。也許過不了多久，10910米這個數(shù)字就會被刷新。

（科普時報記者 操秀英）

來源: 科普時報