一周前，深地塔科1井已越过9900米线。

不要看仅有区区100米就要过万米了，这百米大概率比最上层的千米还要难钻探。

向地心深处挖一口深井有多难？为什么要挖这口深井？今天就来跟大家聊聊在地球身体上钻孔这件事。

深井钻探的类型

深地塔科1井，位于西北的茫茫戈壁中，这口井的主要任务，是为接下来塔里木盆地的深井油气资源开采积累技术经验的。

类似的超深层油气资源开发，围绕深井的钻探都属于这一类型。在业内人士看来，这口还在钻探过程中的深井，主要承担着两项任务，一个是油气勘探，还有一个就是科学探索。

一旦钻探取得突破，未来对于保障我国的能源安全，寻求更大油气资源的开发，以及科技上的制高点抢占，都具有重要的意义。

除了资源勘探这类深井之外，还有一类深井是单纯的地质探索。这类深井的选址，不以寻找资源为主目标，主要任务是研究大陆的深层构造。

在向下钻探的过程中，地球内部的物质以及流体，不同地质层下的热量等等，都是重点的研究对象。此外，流体物质在地下的迁移规律，科学家也很感兴趣。

上述找资源和科研的深井都位于陆地，还有最后一类深井是位于深海的。海底的深井钻探，主要是研究海底地层的组成结构，了解地球圈层的相互作用。

根据进化论的观点，地球的生命起源于海洋，深海钻探也是为了研究生命进化的起点区域。相比于陆上的钻探，深海钻探的过程中，还要遭遇海水巨大压力的影响。

截止到2023年，全世界5000米到10000米之间的深井规模很大，光是在我国的西北沙漠深处就有1700口。而超过万米以上的深井数量还很少，全球只有67口，其中的一多半还是最近10年钻探的。

值得一提的是，已经超过万米的深井，截止到目前陆地上只有1口，其余的万米深井都是在海底钻探的。

陆地上唯一超万米的深井，是上世纪70年代，苏联钻探的科拉SG-3井，即网友经常听说的科拉深井。当时钻探的深度超过了12000米，前后用了23年的时间钻探完成的。

除了苏联以及随后的俄罗斯外，世界上其他万米深井，美国人钻探的也很多。目前，我国的深地塔科1井深度已经突破9900米，一旦达到万米，将会成为世界上第二口井深在万米以上的深井。

2023年动工后，规划的钻探周期是457天，一旦如期完工，也将创造深井钻探的最快纪录。

但正如文章开头所说的，当井深达到一定程度后，再向下钻探的难度也会提升。

深井钻探需要面对的8个难题

钻探深井要突破地层的束缚和限制，但每向下前进百米，遇到的难题就越多样化。尤其是超深井，突破的地层限制更多，压力、高温以及不可知的情况更多。

第一个要面临的难题，正是深井的压力系统复杂，在设计井深结构的时候也会遇到很多难题。

在向地心深处钻探的过程中，不同地层的压力是不一样的，低压层和高压层是相互交错的。人类又没有长能够透视的眼睛，对地下的情况一无所知。

在钻探过程中，深井的钻探资料没有，预测的地层压力数据，跟实际的数据可能存在很大差距。如果只是一边钻探一边监测压力的话，压力系统的预测精度就会大大降低。

这样一来，对地层的认知就会出现偏差，封固位置、钻井液密度等等的设计就会不合理。如果井壁再失去稳定性的话，还会进一步出现坍塌、卡钻、井涌等多种复杂情况。

目前的实际情况是，对地层的实际压力，岩石力学等关键数据无法精准预测。简单来说就是，不知道钻探到的区域压力究竟有多大，如果压力不平衡的话，井下风险管控的难度就会大大增加。

第二个难题是，井深达到极限，所需的套管柱重量也会超重，在套管下入的过程中难度很大。

深井钻探，不像普通的挖井，留下天然的井壁。每向下钻探一定的深度，需要下入套管来做井壁，抵御来自周围地层的压力。

但钻探的越深，地层的不可预知性越高，有的地层是高压盐膏，有的地层可能是蠕变性泥岩。这类地层不稳定，地下物质是可移动的，下入的套管不但需要承受强大的压力，而且还有破裂、损毁、变形的风险。

为了应对这种情况，目前技术上采取的措施，只能是尽可能增加套管的厚度和重量。可这也会带来新的问题。

套管的重量和长度达到极限，下入过程中所用机械设备的安全载荷也会达到极限。1.2万米的钻机，其安全载荷极限是900吨，一旦超过这个重量，套管下入的风险就会增加。

值得一提的是，人们想象中的打井是垂直向下的，可正因为深层地层中存在流体移动的区域，所以最终井的实际位置会出现水平位移，说白了就是地下的井歪了和倾斜了。

比如美孚公司此前在海底钻探的一口深井，井的深度达到了1.5万米，最终的水平位移达到了1.4万米。

第三个难题，深井钻探遇到的地层，有些区域的岩石相当坚硬，这对于钻头来说则是极大的考验。

一旦遇到高温高压和坚硬的地层，不但钻探速度会大大降低，钻头的寿命也会缩短，而且动力问题也会随着深度的增加而增加。

第四个难题是，由于井下高温高压，钻井液的稳定性难以保证。

钻井液，可以简单理解为在钻探过程中，不断冲刷和清洗底部的液体。由于井下的温度轻松突破了200℃，钻井液的稳定性变得难以控制。

在长时间的高温、高压、高盐的作业环境下，技术难度系数在增加，功能需求的叠加也会越发凸显。而且地层的温度是高的，钻井液又是低温的，这容易发生冷却致裂的情况。

第五个难题是，井下复杂的压力系统，使得固井水泥浆和配套技术无法有效应对。固井水泥浆在使用过程中，会遭遇井下复杂压力系统的干扰。一旦出现性能的异常或失效，就会引发严重的井下事故。

第六个难题，井下的压力会超过175兆帕极限，钻井设备在强大压力的影响下，也会遇到极限情况。随着钻探设备一起深入井下的测量工具，会面临电器元件失效等情况。关键设备出现异常，进而会打断钻探进度。

第七个难题，井深达到深度极限，大量作业设备的工作也达到了极限。像一些电成像、核磁等设备，其用电的电缆长度都超过了万米，远距离传输会大大减弱信号的质量，通信的稳定性将难以保障。

第八个难题，在极端环境下钻探，一些快速的安全测试工作将无法保障和展开。

考验科技实力的时刻

深井钻探中遭遇的一切难题，还都要在钻探过程中去解决。而且深度一旦超过万米以上，来自地心深处的温度更会突破300℃。

对整个钻探设备上的有机材料来说，比如橡胶和一些尼龙制品，都将面临最大的考验。再比如那些电子元器件，很多设备耐受高温的极限数值为200℃。

最有效的办法，是找到更耐受高温的材料。一些有机材料如果达不到要求，就会用耐高温的金属材料代替。

除了找到更耐高温的材料外，给设备不断降温也是最常用的办法。比如泥浆可以提取到地面，通过循环来带走钻具内多余的热量。

此外，工程技术人员也考虑使用制冷设备，但就目前的情况看，高温高压环境下的制冷设备还不成熟。

井深达到万米，在高温高压之下，钻杆更像是面条一样“柔软”，操作难度在加大，效率和进程也会随之下降。至于所用钻头，在超过9000米以后，就得换用更坚硬的金刚钻了。

对于万米深井的钻探，考验的是技术实力，挑战的是一项项极限。我国目前所用的钻探设备，是12000米的自动化钻机，它的高度是24层楼房高，安全载荷已经能达到900吨。

万米深井穿过了哪些地层

向下钻探，就是在探究地球的地质史，当深度达到9000米上，穿透的地质层也达到了9个。

50米到3000米左右，为新近系地质层；3060米，为古近系地质层；3578米到4055米，为白垩系地质层；4225米到4698米，为三叠系地质层；5238米，将达到二叠系地质层；5363米到5500米，为石炭系地质层；5645米，泥盆系地质层；6205米到6538米，为志留系地质层；7122米到7208米，就来到了奥陶系地质层。

越往下钻探，就越接近地球年轻的时候。完成深度跨越的背后，是技术层面一次又一次的突破。

结语

深地塔科1井还在继续向下，未来的主要任务，还要找寻和开发地下的油气资源。根据此前的预估，完工投产以后，该口深井原油的日产量将达到200吨，天然气的日产量将达到5万立方米。

对未知领域的挑战，伴随着深井钻探的每一天。挑战性虽然很大，可一旦取得突破性进展，无论是理论还是技术装备，都将实现飞跃式的发展。

这一技术能力，代表了一个国家油气工程技术的整体水平。万米深度的突破指日可待，深地塔科1井依旧在向地心进发。