向地心挺進10910米：中國深地工程突破背后的“國產(chǎn)硬核支撐”

中國石油集團工程技術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。

　　當鉆頭穿越地層、不斷逼近人類工程極限，當“萬米深鉆”從構想走向現(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，井深達到10910米，刷新多項世界工程紀錄，標志著我國“深地工程”邁入全新階段。

　　這不僅是一次向地下極限的進軍，更是一場對高溫、高壓、超復雜工況的系統(tǒng)性技術突圍。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，成為成敗的關鍵支點。而為這口萬米深井構筑起井下“銅墻鐵壁”的，正是中國石油集團工程技術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，不僅成功經(jīng)受住了萬米地下極端環(huán)境的嚴苛考驗，更一舉打破了長期制約超深層鉆完井工程的關鍵技術瓶頸，為我國挺進更深、更熱、更復雜的地球深部空間，提供了堅實可靠的工程支撐，也標志著我國在超高溫固井技術領域的技術能力已達到國際領先水平，實現(xiàn)了從“跟跑”到“領跑”的歷史性跨越。

　　向深向難：直面超深層固井的“三座技術高峰”

　　隨著我國能源勘探向地球深部邁進，深層、超深層油氣已成為重要的戰(zhàn)略接替領域。然而，每向地心邁進一米，工程技術挑戰(zhàn)便呈指數(shù)級增長。在超過9000米的特深地層，固井施工首當其沖，面臨“超深、超高溫、超高壓、超復雜”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。當?shù)販爻^200℃，常規(guī)聚合物便如臨煉獄，分子鏈斷裂、功能喪失，導致水泥漿性能失控。二是漿體“失穩(wěn)”關。超高溫環(huán)境下，水泥漿易發(fā)生沉降分層。三是強度“衰退”關。高溫長期作用下，已形成的水泥石強度會大幅衰減，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、特深井的固井技術攻關，成為我國實現(xiàn)能源科技自立自強的關鍵戰(zhàn)場之一。

　　破壁攻堅：以分子設計重塑水泥漿“高溫基因”

　　面對世界級難題，中國石油集團工程技術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鍵助劑，共同構筑了性能卓越的抗溫240℃固井水泥漿體系。

　　“調(diào)得準”的超高溫緩凝劑：創(chuàng)新引入長側(cè)鏈兩性離子結(jié)構，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)構中嵌入耐溫吸附性基團，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)絡懸浮提切”技術，有效抵御了超長井段、超大溫差帶來的水泥漿沉降風險；“扛得住”的強度衰退抑制劑：創(chuàng)造性加入復合型納米材料，誘導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180天后，強度仍能穩(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)定性等六項關鍵性能指標均達到國際領先水平。

　　實戰(zhàn)驗證：從盆地捷報到“萬米深鉆”技術利器

　　真正的技術創(chuàng)新，必須經(jīng)得起最嚴苛現(xiàn)場的檢驗?？箿?40℃固井水泥漿體系自投入應用以來，足跡已遍布塔里木、四川、準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)造當時亞洲最深直井紀錄奠定堅實基礎。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，成功應對了超高溫、超高壓、復雜壓力系統(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“技術利器”之一。截至目前，該體系已在各類復雜超深井中成功應用100余井次，成為我國建設“深地工程”的可靠力量。

　　賦能未來：以科技自立護航國家能源安全

　　抗溫240℃固井水泥漿體系的成功研發(fā)與規(guī)?；瘧茫哂猩钸h意義。它首先鑄就了超高溫固井技術自主可控的基石，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“十大科技進展”，并榮獲中國石油天然氣集團有限公司、中國石油和化學工業(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6件、國家發(fā)明專利授權11件，構建了牢固的知識產(chǎn)權保護池。其次，它為國家油氣戰(zhàn)略提供了堅實的工程技術保障。該技術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、更復雜地層中開發(fā)油氣資源提供了技術支撐，直接賦能我國深層、超深層油氣資源的勘探開發(fā)進程。（作者：夏修建 翟顯治）

　　轉(zhuǎn)自：中國企業(yè)報

　　【版權及免責聲明】凡本網(wǎng)所屬版權作品，轉(zhuǎn)載時須獲得授權并注明來源“中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟信息網(wǎng)”，違者本網(wǎng)將保留追究其相關法律責任的權力。凡轉(zhuǎn)載文章及企業(yè)宣傳資訊，僅代表作者個人觀點，不代表本網(wǎng)觀點和立場。版權事宜請聯(lián)系：010-65363056。

延伸閱讀