我國深井鉆探屢獲突破 新紀錄是如何書(shū)寫(xiě)的？

記者8日從中國石化獲悉，我國首口超5000米深層地熱科學(xué)探井——福深熱1井成功鉆探至5200米，再次刷新了我國地熱科學(xué)探井的最深紀錄，并在多個(gè)地層獲得地熱資源，標志著(zhù)華南地區深層地熱勘探取得新突破。

福深熱1井成功鉆探至地下5200米

福深熱1井位于海南省?？谑?，這口井采用“雙驅鉆井+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150℃的地熱資源儲層，在5123米深度鉆獲溫度達188.71℃的地熱儲層。

中國石化福深熱1井項目負責人 鄭和榮：福深熱1井主要實(shí)現了探測?？诘貐^深層地熱資源潛力的目標，進(jìn)一步深化了深層高溫地熱形成與分布的理論認識。發(fā)現了兩類(lèi)三套地熱儲層，井底溫度超過(guò)188℃，實(shí)現了華南地區尋找深層高溫地熱資源的突破。

福深熱1井自去年8月開(kāi)鉆以來(lái)，完成11個(gè)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(guò)高壓水力壓裂技術(shù)，對地熱儲層進(jìn)行改造，以期形成具有高效儲水能力的人工儲層，為后期的地熱開(kāi)發(fā)利用創(chuàng )造有利條件。

中國工程院院士 郭旭升：未來(lái)，依托福深熱1井可建成我國華南首個(gè)深層地熱產(chǎn)學(xué)研一體化現場(chǎng)試驗研究平臺和開(kāi)發(fā)利用示范平臺。在此基礎上，探索形成適用于我國華南火成巖地區深層地熱資源勘探開(kāi)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地熱資源勘探開(kāi)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(kāi)發(fā)石油和天然氣這一類(lèi)化石能源，福深熱1井則是一口深層地熱科學(xué)探井，它是用于科學(xué)研究及開(kāi)發(fā)利用深層地熱資源的。

什么是深層地熱資源?如何開(kāi)發(fā)利用?

地熱能是一種穩定可靠、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型的重要方向。福深熱1井位于海南省?？谑?，就從這里開(kāi)始了解一下我國在此領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)情況。

海南位于全球四大高溫地熱帶之一的環(huán)太平洋高溫地熱帶上，現代火山活動(dòng)強烈，距離最近的一個(gè)火山口只有不到十公里，是深層地熱資源富集區。

中國石化石勘院 馮建赟：要打這樣一口深層地熱井，需要考慮熱源、熱儲和蓋層三個(gè)因素，這就好比用燃氣灶煮一鍋開(kāi)水，這個(gè)地方的“燃氣灶”就是地下的火山巖，勘探發(fā)現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(kāi)發(fā)地熱資源。

淺層中深層地熱資源已成為人類(lèi)“熱能寶庫”

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

深層地熱能有廣闊開(kāi)發(fā)應用前景

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(méi)有流體，或僅含少量的水，這種高溫巖體叫干熱巖。福深熱1井的鉆探目標為2.5億年前的花崗巖，屬于深層干熱巖地熱井。當前，我國地熱資源開(kāi)發(fā)利用多以淺層和中深層的水熱型地熱為主，而埋深3000米以下的深層地熱，尤其是干熱巖資源的開(kāi)發(fā)尚處于探索階段。隨著(zhù)技術(shù)不斷進(jìn)步和對清潔能源需求的增加，深層地熱能的開(kāi)發(fā)將成為未來(lái)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?

深層地熱能如此豐富，我們如何更高效利用它呢?目前通過(guò)物探、鉆井等手段找到它只是第一步，接下來(lái)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(guò)地熱井往這個(gè)“人造海綿”里注水，用巖石的高溫把水加熱。最后，通過(guò)另一口地熱井抽出熱水或蒸汽，就可以用來(lái)發(fā)電等利用了。

我國之前已經(jīng)實(shí)現了過(guò)萬(wàn)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(lái)說(shuō)，埋深大于5000米的井是非常多的，但對于地熱井而言，埋深大于3000米已經(jīng)屬于深井。在全球范圍內，超過(guò)5000米的地熱井屈指可數，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，首次在華南地區發(fā)現隱伏型高溫花崗巖熱儲，這一地區，對地熱等清潔能源需求還是非常迫切的，但深層地熱勘探多年來(lái)，未實(shí)現突破。其次，海南前期深層地熱研究比較薄弱，可供借鑒的資料也比較少，選區選址難度大。我們研究團隊多年來(lái)持續攻關(guān)，形成了有效的探測評價(jià)關(guān)鍵技術(shù)，選定了井位，發(fā)現了資源。再者， 福深熱1井目標儲層是花崗巖，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(lái)較大的挑戰。

近年來(lái)我國多次突破陸海深井鉆探深度

無(wú)論是深地還是深海，我國向下“鉆研”的腳步從未停歇，一項項紀錄不斷突破，越來(lái)越多的極具“深度”的奧秘被揭開(kāi)，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米深層地熱科學(xué)探井——福深熱1井將鉆探至地下5200米，刷新我國地熱科學(xué)探井的最深紀錄;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(wàn)米，目前正在繼續向目標深度11100米挺進(jìn)。這也是迄今為止，我國第一口垂直深度超過(guò)一萬(wàn)米的井。不僅再次刷新了亞洲最深井紀錄，也創(chuàng )造了當今世界上，鉆探一萬(wàn)米深井用時(shí)最短紀錄。

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錄。近年來(lái)，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(dòng)我國在超深領(lǐng)域找到了一個(gè)又一個(gè)重要的油氣戰略接替區。

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(kāi)發(fā)的水深最深、勘探開(kāi)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(guò)50000米，相當于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(lái)我們如何持續向深地深海進(jìn)軍?

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

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

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

萬(wàn)米科探井在2024年3月4日鉆探到10000米，但是目前還沒(méi)有完鉆，還在繼續進(jìn)行;

福深熱1井2024年4月8日，突破了5200米。

未來(lái)我國將如何持續向深地深海進(jìn)軍?

中國工程院院士 郭旭升：深地是人類(lèi)難以達到的、淺地表之下的固體地球深部。隨著(zhù)中淺層資源開(kāi)發(fā)程度不斷提高，資源發(fā)現難度日益加大，深層越來(lái)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：儀器設備穩定性差。

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)濟安全需要;三是推動(dòng)國內相關(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。借助人工智能大數據等手段，整合深部油氣、地熱、固體礦產(chǎn)及地震、火山等理論認識;二是要突破瓶頸新技術(shù)，建設深地透明地球;三是要攻關(guān)生物資源的綠色開(kāi)發(fā)及深地空間綜合利用。