破解深地勘探开发技术难题，离不开成套自主装备。各类井下探测装备是洞察地层的 “眼睛”，金刚石复合片钻头是啃噬岩层的 “钢牙”，精细化设备管控则是撑起钻探作业的 “筋骨”。从感知地层、破岩掘进到设备运维保障，国产装备多点突破，合力扛起万米深井的攻坚重任。

以系统思维构建深地工程自主装备体系

□谭茂金

随着保障国家能源安全力度加大，新疆、川渝等深层超深层油气正成为增储上产的关键接替领域。我国深层超深层油气资源量约占全国油气资源总量的34%，潜力巨大。中国石化在 “深地一号”顺北油气田建成了年产300万吨产能阵地，中国石油在塔里木盆地建成我国最大超深油气生产基地。把资源潜力转化为产能，离不开能够适应高温、高压和复杂地层条件的国产装备。

深地工程的核心意义在于把地球深部的资源和空间变成可用的战略储备，同时带动科技进步和产业升级。目前 “深地经济”与深海、深空探索并列为前沿科技攻关重点，中国石油、中国石化等能源企业，以及相关高校都围绕深地工程做了大量富有创新且卓有成效的工作，取得了一系列国际先进成果：万米级自动化钻机、高温高压测井仪器、旋转地质导向和随钻测量系统等国产装备持续取得进展。当然，还有一些具体问题需要深入思考：装备在不同井况下采集技术的适用性如何，测量信息如何精准提取和有效支撑地质评价、地质评价与工程问题如何进行综合决策等。针对深地装备国产化，我提出三条建议：

一是聚焦深地难题卡点，推动校企联合攻关创新。深地勘探面临高温高压高振动极端地质环境，装备技术适应性不足、安全效率难以保障等矛盾突出。企业针对井下温压、振动、信号传输和作业流程等环节攻关；高校围绕深地探测的测量机理、信号处理、岩石物理和处理解释等方面开展研究。校企双方以现场需求为牵引，原始创新和成果转化并重，在深部资源探测理论、探测装备研发、智能处理与成像软件等方面加大合作力度，真正突破深地油气“卡脖子”技术，更好服务国家向地球深部进军的重大部署。

二是注重信息化、智能化解释，推进地质工程一体化。考虑到深地勘探的复杂性，注重井场数据采集、远程监督信息化，发展多学科、多维度信息融合的智能算法，形成自动化、智能化、成像化地质解释软件。推动深地地质工程一体化，打破传统“地质归地质、工程归工程”的部门壁垒，从方案设计初期就兼顾地质目标与工程可行性，建立地质研究和钻井、压裂等工程技术“拧成一股绳”的协同模式。既实现石油工程“四提一降”，又推动各环节的数据接口、解释标准和决策流程衔接，使国有装备获取的信息真正服务后续施工。

三是锚定低成本发展，推进技术装备国产化。超深层勘探和深地装备具有高投入、高门槛、长周期的特点，技术研发、设备制造、产业化升级，既要坚定信心勇于突破，又要控制成本经济可行。要树立系统思维，一方面通过推动核心装备从“单点突破”向“规模化替代”转变，降低边际成本；另一方面构建“技术+经济”双轮驱动的评价体系，提升全生命周期效益，把经济效益评价贯穿装备国有化业务链条全过程，最终建立低成本、高效率、可持续的自主装备体系。

（作者为中国地质大学（北京）地球物理与信息技术学院教授、博士生导师）

经纬公司：三大装备练就深地勘探“火眼金睛”

□赵春国 单旭泽 渠玉兵 丁 静 李 振

近日，经纬公司采用自研高温高压测井装备，攻克亚洲第一、世界第二垂直深井（井深11200米）钻探过程中遇到的超深、超高温、超高压等世界级难题，顺利完成四开裸眼、固井与五开裸眼、完井各项测井资料采集，共创造施工纪录14项，其中世界纪录4项，标志着经纬公司自研测井装备万米深井工程应用取得重大突破。

近年来，经纬公司锚定深地油气勘探难点堵点，精心研制三大国产装备：“井下透视眼”高温高压测井装备，精准采集地层参数，为深部油气藏评价提供数据支撑；“油层千里眼”自研旋转地质导向（简称：旋导）钻井系统，如同贪吃蛇瞄着油层打；“钻头电子眼”MO150随钻测量系统，采集传输深地井下工程与地质参数，控制井眼轨迹提升钻井效率。三者共同练就探测深地奥秘的“火眼金睛”。

高温高压测井装备为万米深井拍“CT”

高温高压测井装备项目组技术团队依托国家重大科技专项，建立国内温度、压力指标最高的高温高压实验室，先后攻克了20余项关键技术，在西北油田超深井、西南油气田非常规页岩气、胜利油田济阳页岩油等深地工程项目多次成功应用，为万米深井施工奠定了坚实基础。

面对万米井温度压力超高、测量井段超长、井控风险超高等难题，经纬公司先后完成7口井现场试验与多轮次基地测试，逐项优化绞车动力控制系统，以及超长距离电缆信号传输稳定性、井下仪器耐高温承压等关键性能指标，实施更换耐温极板、优化电池强制启动时间、加温加压实验扶正器等工艺创新16项，确保测井施工安全高效。

除万米井外，今年1月，完成西北油田重点探井顺中611斜井测井任务，创西北油田直推存储式电成像测井井深最深、井温最高两项纪录；5月，经纬公司在“深地一号”完成西北油田重点勘探井顺北18斜井测井施工，刷新集团公司存储式测井温度最高纪录。

1~9月，经纬公司自研高温高压测井系列装备累计施工190余井次，超深井作业成功率98%，创各类施工纪录20余项。

旋导钻井系统给“钻地龙”装上“千里眼”

8月27日，西南工区綦陆页3井顺利完钻，该井应用“经纬领航”旋导钻井系统，优质储层钻遇率100%，“一趟钻”累计进尺2430米，各项技术指标均优于设计预期。

“自研旋导就像地下巡航导弹，相当于给钻头装上了‘千里眼’，可以根据地层变化，随时调整钻井轨迹走向，也像游戏中的贪吃蛇一样，追着油层走。”经纬公司旋导技术专家李闪说。

针对“深地工程”复杂工况，技术人员围绕高温高压环境下系统稳定性、可靠性开展攻关，持续优化电路设计与耐高温材料选型，强化工具入井前检测与全生命周期管理，为系统极端工况下的稳定运行提供有力保障。在作业维保环节，建立24小时在线技术支持平台，实施线上线下服务模式，通过全生命周期管理系统跟踪处理，形成设计、生产、应用优化闭环。

3月，经纬公司应用自研175摄氏度IB plus高温旋导系统“一趟钻”完成樊页2-809HF井三开施工，在146.7摄氏度高温环境下，纯钻时间占比高达70.1%；5月，在西北工区YT2-37X井和YT2-35X井应用“经纬领航”旋导钻井系统，刷新工区单趟进尺、日进尺等多项纪录，实现碎屑岩定向井施工提速提效。

1~9月，“经纬领航”旋导钻井系统已应用120口井、进尺17.46万米。

井下“电子眼”精准控制井眼轨迹

“如果说旋导系统是让钻头沿储层最优位置钻进，那么随钻测量就是通过传感器实时获取井斜、方位等参数，随时掌握井下情况，就像‘电子眼’。”MO150随钻测量系统项目技术首席赵国山博士说。

随钻测量系统是石油工程领域的核心装备，但长期被国外公司垄断。随着我国油气勘探向深层推进，150摄氏度耐高温机型作为深层常规井“主力选手”，国产化突围迫在眉睫。

项目团队确立了“造产品、建体系”的双重目标，从硬件、软件、工艺多维度开展系统性攻关。首先完成系统模块化重构，将测量仪器拆解为三大核心单元及细分功能模块，接着按需组合、单点升级、独立维修，整机长度缩短400毫米以上，更适配小井眼施工。同时，构建标准化通信协议框架，采用总线式架构，可扩展多类测量模块，实现数据统一汇总传输。

为提升系统性能，项目团队攻克了复合钻进动态测斜补偿算法，在持续钻进工况下即可同步完成高精度井斜数据采集，单趟钻进可缩短数小时作业周期；系统可实时采集井下振动、冲击等工况数据，为施工优化与故障预判提供数据支撑。配套地面工程软件集成九大核心功能，支持行业通用数据格式，实现了从信号采集到成果应用的全链条自主可控。

项目坚持边研发、边试验、边优化，MO150随钻测量仪器已在胜利油田及西南油气田完成33口井的现场应用，覆盖水基、油基钻井液体系与多种井眼尺寸，整机无故障工作614小时，在长井段、小井眼等复杂工况下性能稳定可靠。

该仪器还走出国门，在科威特圆满完成9口井施工，无故障连续工作超过850小时，取得了国际市场的“通行证”。

石化机械：精研“金刚钻” 锻造钻井“钢牙”

□刘 莹

钻头不到，油气不冒。向着万米地下深处挺进，全力开拓深部油气资源，高性能金刚石钻头是深地勘探攻坚的核心利器，而金刚石复合片，便是钻头破岩制胜的关键“钢牙”。正是依靠这一颗颗核心切削“钢牙”，钻头才兼具强劲钻劲与持久耐磨性能，狠狠“咬开”万米岩层。

过去，高端金刚石复合片核心技术被国外垄断，为破解深地钻井“卡脖子”难题，石化机械深耕超硬材料与深井破岩关键技术，聚力攻坚高端金刚石复合片国产化，一举打破国外技术壁垒，为我国向地球深部进军锻造自主可控、性能过硬的国产“钢牙”。

石化机械的20余只金刚石钻头投入我国首口超万米深井完钻施工，克服高温高压、强研磨、软硬交错地层等多重困难，顺利打通地表直达万米地下的钻井通道，被称为“穿越万米的功勋钻头”。

扛起万米深井攻坚重任的聚晶金刚石复合片，作为钻头核心切削部件，个头仅有指甲盖大小。它由金刚石微粉与硬质合金经高温高压烧结而成，能够承受8万个大气压的巨大载荷，在高频冲击、持续研磨的复杂工况下，始终保持出色的锋利度与结构韧性。但万米深井的超高温环境，极易造成常规密封构件老化失效，诱发钻头脱齿、停机故障，拖慢钻井时效。

瞄准这一现场痛点，石化机械研发团队靶向开展技术攻关，组建超硬材料专项科研团队，突破超高压耐磨关键技术瓶颈。团队自主研发全氟醚橡胶配方，让轴承密封圈在超高温环境下依旧贴合紧密，保障钻头连续稳定作业时长突破70小时。同时，创新优化“防剪切”结构设计，把集中在一处的剪切应力分散开，大幅降低钻头切削齿崩损失效风险，让国产钻探“钢牙”扛住万米地下的重重考验。

9000米以深的地层，是缺少地质参考数据的地下“盲区”。面对未知地层带来的施工不确定性，石化机械组建专项工作小组，联动院士、行业专家、高校科研力量协同研判，推行“一层一略，一趟一策”定制化服务模式。结合地层特点与邻井施工大数据，分层分段定制专属技术参数，做实施工全过程动态调控与现场保障，充分满足井队作业参数强化需求，为钻井提速提效筑牢坚实技术底座。

如今，石化机械钻头钻具产品及一体化技术服务在塔里木盆地深地项目中交出了一份亮眼答卷：在集团公司“深地一号”跃进3‑3XC井作业中，助力各开次钻井效率平均提升30%，部分开次提速超50%；顺北油气田6‑4X井完钻井深8316米，仅耗时97天便高效完钻，刷新区块钻井周期纪录；创国内超深井单趟进尺5818米最高纪录。

与此同时，石化机械钻头钻具在塔里木盆地创下单日最高进尺2340米的好成绩，推动钻井时效实现从“日进千米”向“日进两千米”的跨越，累计12次刷新世界、亚洲钻井工程纪录，推动深层油气勘探从“打不成、打不快”迈入“打得深、打得快、打得准”的崭新阶段。

依托50余年研发制造沉淀，石化机械不断迭代升级深井钻井利器，构建起“龙”系列混合钻头、“锋”系列金刚石钻头、大扭矩螺杆钻具成套产品矩阵。同步培育“游隼”“铁甲龙”“尖峰”“异型齿”等多款特色品牌钻头，分别适配高速钻进、硬岩攻坚、软硬交错地层等不同作业场景，针对性整治超深井地层可钻性差、井斜控制难度大等行业顽疾，做到分层适配、因地施钻。石化机械坚定不移走好“核心技术+关键制造+一体化解决方案”专精特新发展之路，持续丰富适配各类岩层的特色钻头谱系，产品远销全球30多个国家和地区。

目前，石化机械自主研发的耐245摄氏度高温深地油气开发钻头钻具，已成功入选国务院国资委《中央企业科技创新成果推荐目录（2024年版）》，获得国家级权威认可。系列产品已经在深地工程累计服务近300口井，刷新300余项技术指标纪录。

中原石油工程：强健装备筋骨 护航深井钻探

□魏园军 仝道丰 常 城

10月10日，在塔克拉玛干沙漠深处，中原石油工程塔里木分公司80106钻井队正向深部地层冲刺。带班队长邓成龙握着操作杆，目光在仪表盘和顶驱之间来回扫视。钻杆在地下数千米的地层中平稳穿梭，转速误差稳定在0.5转/分钟以内。“深井井下温度超过200摄氏度、压力超过130兆帕，设备上任何环节出问题，都可能前功尽弃。”邓成龙顿了顿，目光落在钻机上，“驾驭这种‘深井利器’，半点儿都马虎不得。”

这句话，道出了中原石油工程万米深井装备管理的核心逻辑：越往深打，设备越娇贵，管理就必须更精细。近年来，该公司在塔里木盆地已完成多口8000米以上超深井。面对深地高温高压极端工况，该公司从设备绑定、数智监控、区域保障三个维度构建设备精益管理体系，稳步推进国产化装备替代和核心装备升级，全力做好深井保障工作。

给每台设备上“户口”

邓成龙所在钻井队，设备故障率比平均情况低三成，背后是一套“定人、定机、定责”网格化管理体系。中原石油工程按主体设备、主要设备、特殊作业设备、通用设备分类分级制定管控标准，对核心主体设备提级管理，落实“整建制”管理，固化基层队伍与钻机单元、设备与岗位人员、钻机单元与配套设备的对应关系。

说白了，每台设备都有“户口”，每颗螺丝都有责任人。邓成龙的“三看三控”——看地层数据控钻压、看设备状态控转速、看泥浆性能控排量，正是在“定人定机”框架下练出来的。

设备绑定还盘活了存量。该公司今年累计发布两批次闲置设备信息，完成跨区域、跨单位调拨472台（套），充实周转装备储备，减少新增购置和外部租赁投入。

为每台钻具配“简历”

万米深井下，最细钻杆仅杯口大小，在井筒内如面条般柔软，断裂风险极高。针对这种情况，该公司给每台钻具配备“简历”，仅需手机一扫，就能看到检维修记录、入井时长、作业井深、施工点位。传统钻杆靠钢印编码识别，标识长期在井下腐蚀磨损后变得模糊，重号、错号时有发生，检维修记录和入井轨迹无法全程追溯。对此，该公司将耐200摄氏度高温、105兆帕高压的无源RFID（射频识别）芯片嵌入钻杆本体，实现深井、超深井严苛工况作业后精准识别。目前，芯片随钻杆最深作业达7382米，单根累计上井超1000小时，回收识别全程零故障。

该公司还搭建配件全生命周期大数据溯源评价机制，聚焦高消耗、高成本、高风险关键配件，从寿命、采购成本、停机损失、安全风险等维度对比研判，择优推广高可靠性、高性价比配件。依托大数据筛选推广五大类高效配件，从源头提升设备可靠性，减少配件失效诱发故障。

让保障跑到钻头前面

9月30日3时，中原石油工程管具公司新疆项目部经理王强接到通知：某深井急需400根钻杆，需在24小时内完成质检并装车。该项目部管修车间立即开启突击模式，检探班轮番上阵，钻杆自动清洗线人歇机不停，车工班随时修复检测有伤的钻具。23个小时，400根钻杆提前交付钻井队。

这种“急活不抓瞎”的底气，来自区域周转储备和快速响应机制。该公司立足各工区钻机类型、作业队伍、动力源配置差异，印发关键设备配置及周转储备管理规范，厘清顶驱、钻井泵、网电装置等核心装备配置标准，分工区分区块布局储备点位；建立周转储备设备动态管控台账，定期更新、逐级上报。

成本管控上，建立以投资新购+内部资源盘活为主、租赁+服务外包为补充的装备保障模式，海外封井器、铁钻工、发电机组、固控装置等国产化装备替代稳步推进，降低购置成本超1400万元。从严开展设备报废技术鉴定，统筹财务、技术、安全等专业力量组建联合鉴定小组，逐台现场核验，累计拆解复用各类零部件151件（套），年节约运维成本约700万元。

同时，坚持电动化、自动化、集约化发展，2026年重点推进西南工区4部钻机电动化改造升级，新增配置6台2500HP柴驱压裂车、1台连续油管作业车、5台固井水泥车等高端单体设备。新设备投用后，该公司国内电动钻机占比提升至78%，2500型及以上高端压裂车占比提升至74%，大幅提升了复杂井场适配能力和超深井施工保障实力。