向地心挺進(jìn)10910米：中國深地工程突破背后的“國產(chǎn)硬核支撐”

中國石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院固井研究所推動抗超高溫材料完成迭代升級

　　向地球深部進(jìn)軍，是對一個國家科技實力、工程能力與戰(zhàn)略意志的綜合檢驗。

　　當(dāng)鉆頭穿越地層、不斷逼近人類工程極限，當(dāng)“萬米深鉆”從構(gòu)想走向現(xiàn)實，中國正在用一次次硬核突破，重塑人類對地球深部的認(rèn)知邊界。2025年，我國首口超萬米科探井——深地塔科1井成功完鉆，井深達(dá)到10910米，刷新多項世界工程紀(jì)錄，標(biāo)志著我國“深地工程”邁入全新階段。

　　這不僅是一次向地下極限的進(jìn)軍，更是一場對高溫、高壓、超復(fù)雜工況的系統(tǒng)性技術(shù)突圍。在這場被譽為“地下珠峰”的攻堅戰(zhàn)中，井筒安全這一“生命線”工程，成為成敗的關(guān)鍵支點。而為這口萬米深井構(gòu)筑起井下“銅墻鐵壁”的，正是中國石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院有限公司固井研究所自主研發(fā)的抗溫240℃固井水泥漿體系。

　　這項完全自主可控的核心技術(shù)，不僅成功經(jīng)受住了萬米地下極端環(huán)境的嚴(yán)苛考驗，更一舉打破了長期制約超深層鉆完井工程的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，為我國挺進(jìn)更深、更熱、更復(fù)雜的地球深部空間，提供了堅實可靠的工程支撐，也標(biāo)志著我國在超高溫固井技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)能力已達(dá)到國際領(lǐng)先水平，實現(xiàn)了從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的歷史性跨越。

　　向深向難：直面超深層固井的“三座技術(shù)高峰”

　　隨著我國能源勘探向地球深部邁進(jìn)，深層、超深層油氣已成為重要的戰(zhàn)略接替領(lǐng)域。然而，每向地心邁進(jìn)一米，工程技術(shù)挑戰(zhàn)便呈指數(shù)級增長。在超過9000米的特深地層，固井施工首當(dāng)其沖，面臨“超深、超高溫、超高壓、超復(fù)雜”等極端工況，固井水泥漿猶如在“高壓熔爐”中一般受到持續(xù)炙烤，由此帶來了三大世界性難題：一是材料“失效”關(guān)。當(dāng)?shù)販爻^200℃，常規(guī)聚合物便如臨煉獄，分子鏈斷裂、功能喪失，導(dǎo)致水泥漿性能失控。二是漿體“失穩(wěn)”關(guān)。超高溫環(huán)境下，水泥漿易發(fā)生沉降分層。三是強(qiáng)度“衰退”關(guān)。高溫長期作用下，已形成的水泥石強(qiáng)度會大幅衰減，為油氣井的長期效益開發(fā)埋下安全隱患。

　　這些難題如同橫亙在超深層固井路上的“三座技術(shù)高峰”，制約著超深、特深井的安全高質(zhì)量建井。圍繞超深、特深井的固井技術(shù)攻關(guān)，成為我國實現(xiàn)能源科技自立自強(qiáng)的關(guān)鍵戰(zhàn)場之一。

　　破壁攻堅：以分子設(shè)計重塑水泥漿“高溫基因”

　　面對世界級難題，中國石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院固井研究所五年磨一劍，完成了抗超高溫材料從“改良”到“再造”的突破。研究團(tuán)隊摒棄了傳統(tǒng)的“修修補補”式優(yōu)化路徑，轉(zhuǎn)而從分子設(shè)計的源頭出發(fā)，通過系統(tǒng)化創(chuàng)新，成功研發(fā)出超高溫緩凝劑、降失水劑等四大核心關(guān)鍵助劑，共同構(gòu)筑了性能卓越的抗溫240℃固井水泥漿體系。

　　“調(diào)得準(zhǔn)”的超高溫緩凝劑：創(chuàng)新引入長側(cè)鏈兩性離子結(jié)構(gòu)，賦予產(chǎn)品卓越的耐溫穩(wěn)定性，在萬米井下其誤差可控制在30分鐘以內(nèi)，為復(fù)雜工況下的施工上了“安全保險”；“控得住”的超高溫降失水劑：通過在分子結(jié)構(gòu)中嵌入耐溫吸附性基團(tuán)，該助劑能在井壁形成致密的濾餅，確保了水泥漿與地層的優(yōu)良膠結(jié)質(zhì)量；“穩(wěn)得好”的懸浮穩(wěn)定劑：首創(chuàng)“三維網(wǎng)絡(luò)懸浮提切”技術(shù)，有效抵御了超長井段、超大溫差帶來的水泥漿沉降風(fēng)險；“扛得住”的強(qiáng)度衰退抑制劑：創(chuàng)造性加入復(fù)合型納米材料，誘導(dǎo)水泥水化生成耐高溫晶體相，經(jīng)其改性的水泥石在240℃高溫下長期養(yǎng)護(hù)180天后，強(qiáng)度仍能穩(wěn)定在35兆帕以上，根治了高溫下水泥石的“骨質(zhì)疏松”癥。這四項核心材料的突破，并非簡單疊加，而是通過系統(tǒng)性的分子設(shè)計與性能匹配，使整個水泥漿體系的抗溫能力實現(xiàn)了從200℃到240℃的跨越式提升，其抗溫性、穩(wěn)定性等六項關(guān)鍵性能指標(biāo)均達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

　　實戰(zhàn)驗證：從盆地捷報到“萬米深鉆”技術(shù)利器

　　真正的技術(shù)創(chuàng)新，必須經(jīng)得起最嚴(yán)苛現(xiàn)場的檢驗?？箿?40℃固井水泥漿體系自投入應(yīng)用以來，足跡已遍布塔里木、四川、準(zhǔn)噶爾等我國主要油氣盆地。它在蓬深6井（9026米）固井中初露鋒芒，為創(chuàng)造當(dāng)時亞洲最深直井紀(jì)錄奠定堅實基礎(chǔ)。隨后又在我國首口萬米科探井——深地塔科1井迎來了“壓軸大考”。面對地下萬米的極限環(huán)境，這套體系交出了完美答卷，成功應(yīng)對了超高溫、超高壓、復(fù)雜壓力系統(tǒng)等世界級難題，一舉創(chuàng)造了全球固井作業(yè)最深紀(jì)錄（10910米），更保障了全井段固井質(zhì)量優(yōu)良。它的卓越表現(xiàn)，使其在“中國首口超萬米科探井勝利完鉆”新聞發(fā)布會上，被列為“萬米深鉆”十大“技術(shù)利器”之一。截至目前，該體系已在各類復(fù)雜超深井中成功應(yīng)用100余井次，成為我國建設(shè)“深地工程”的可靠力量。

　　賦能未來：以科技自立護(hù)航國家能源安全

　　抗溫240℃固井水泥漿體系的成功研發(fā)與規(guī)?；瘧?yīng)用，具有深遠(yuǎn)意義。它首先鑄就了超高溫固井技術(shù)自主可控的基石，實現(xiàn)了從理論到產(chǎn)品100%的國產(chǎn)化全鏈條閉環(huán)。該體系作為主要創(chuàng)新成果，入選中國石油“十大科技進(jìn)展”，并榮獲中國石油天然氣集團(tuán)有限公司、中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會等省部級專利金獎3項，獲得國際發(fā)明專利授權(quán)6件、國家發(fā)明專利授權(quán)11件，構(gòu)建了牢固的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)池。其次，它為國家油氣戰(zhàn)略提供了堅實的工程技術(shù)保障。該技術(shù)顯著提升了超萬米深井的建井能力與安全作業(yè)水平，為在更深、更復(fù)雜地層中開發(fā)油氣資源提供了技術(shù)支撐，直接賦能我國深層、超深層油氣資源的勘探開發(fā)進(jìn)程。（作者：夏修建 翟顯治）

　　轉(zhuǎn)自：中國企業(yè)報

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