第694期【齐悦读—线上共读—透视新科技】《钻进深海》
（通讯员 邓辉）
讲座题目：透视新科技——钻进深海
主 持 人：胜 春
做客嘉宾：李 中，中国海油研究总院总工程师。
吴 怡，中国海油研究总院高级工程师。
讲座时间：2025年8月25日～8月31日
（备注：讲座视频可循环播放）
透视新科技——钻进深海
讲座内容：
各位好，欢迎收看我们今天的《透视新科技》节目！我是主持人胜春。深海钻井技术一直是国际上公认的难题，而这些年我国的科学家，在这方面取得了很大的突破，那这个突破到底会对我们国家和普通人带来哪些好处呢？我们通过短片去了解一下。人类通过钻探对地球内部有了一些认知，我国是目前世界上拥有万米陆地深钻能力的国家之一。随着对海洋认识的不断深入，人类开始从陆地走向海洋，从浅海到深海厚达上千米的海水将地层隔开，原有的钻探技术已经无法使用。近年来，我国的科研工作者通过自主创新，研发出新的钻探装备和技术，在南海水深2500多米的海底成功开钻，那么深海钻探的难度究竟在哪里？这项技术的突破，将会带来哪些社会效益呢？给大家介绍一下我们今天请来的两位嘉宾，一位是中国海油研究总院的总工程师李中，另外一位是中国海研究总院的高级工程师吴怡。石油、天然气这个储备在国家战略上的意义是什么？
可以回顾一下这几年咱们国家的石油天然气对外依存度，进口的油气对国民经济的影响，所以近年来，油气对外依存度，特别是石油已经超过了70%，天然气已经超过了40%，这就远超了咱们的警戒线。很多人说，我们国家不是有石油吗？也有天然气的储备，我们为什么每年要大量进口这么多的石油和天然气呢？其实咱们国家的资源禀赋，其实始终是一种富煤、贫油、少气，这是一个基本国情。另外咱们国民经济确实发展到这个程度，对这些石油、天然气的需求量都在逐年攀升，你看冬天咱们整个华北群众的取暖问题，天然气基本上我们包括进口的LNG（液化天然气），也勉强能够保证京津冀这个地区的一个基本取暖状况。我们其实是一个工业化还是比较发达的国家，对于这种石油这种物资，包括天然气这种需求量是比较大的。就是去年（2021年）确实是我们看到了华北地区，有天然气供应不足的这个现象，这是不是说明了我们资源储备方面不是那么充沛？自己的储备和自己的开采量，实际上是保证不了这一点的。那在海洋石油分配当中，深海占的比例是多少？
深海在海洋油气资源总量里面大概占了70%左右。就七成都在深海？七成都在深海。所以这就是我们的深海钻井技术不断发展，去研究的这样一个价值。深海跟浅海之间的界限点是什么？我们主要是以这个水深来界定的，石油开采这个行业，有以300到500米以下就叫浅海，这么一个范围。500米到1500米叫深水，然后再比1500米再深就叫超深水，深度划分的这么一个概念。我们已经了解了按海平面来讲500米以下算深海，深海钻井到底有多难？陆地的钻井和浅海区的，可能大家都比较熟悉，因为到浅海区吧，大家都是这种固定式的钻井装置，比如导管架上的模块钻机，还有咱们自升式钻井平台，基本上等于说把海床从底下搬到平台上来了，所以这个作业模式和陆地上都比较相近，但这个深水就不一样。区别的哪里呢？深水你再用固定式的这个装置，基本上是没有条件了，你全部用的是浮式装置，就是漂浮在海上的一些装置。你隔着500米，几千米的海水，首先你在空间上，完全是一种漂浮状态，而且这个深水区呢，大家都知道天气条件，风浪还有大气方面。比如热带风暴，大家感受的能看得见的一到夏季了，电视台会经常把那个台风云图给大家展示出来，那个就是一个强热带风暴。还有一个海水当中也有很多风险，这个风浪流，特别有一些暗流，比如说在咱们南海的话，那还有内波流，其实也就是海水附加给我们工程的一些影响。另外，深水区其实同样的沉积环境上面是海水和上面是岩石，你想想这两个沉积环境，压实性和强度到底哪个强？肯定还是你想岩石，一般要强一些。
它的相同的沉积层，陆地上比海底强多了，这其实就是潜在的浅层很多地质灾害。油气勘探开发从陆地走向海洋，对钻井提出了新的要求。在浅水区域，钻井仍能沿用陆地钻井的方法，使用打桩机在预先选定的地表位置建立井口，在浅海的地面上平稳地架起井架，便能向下钻进。来到深水，上千米的海水将钻井平台与海底地层远距离隔开，无法直接在海底建立井口进行钻探，因此我国创新性地使用了新的井口建立方式喷射钻井，喷射钻井技术类似火箭一级、二级分离技术，将100米左右的井口包裹在上千米的钻井管柱上，一起喷射钻入至海底以下，然后井口和钻井管柱会进行分离。钻井管柱内的钻井装置能直接进行钻进作业，这种方法将作业时间从几天缩短到几小时，费用比传统方法能节省两千多万。这个风浪总是在海平面以上，因为我能看得见，但是在海平面以下，500米深度上，感觉应该相对要安静得多。事实也是这样，会相对来讲平静一些。正常风就是在这个海面以上，浪就是如果是常规的这种波浪，就是在海面来回十几米这么一个范围。流呢，不是这样的，就是流是海面要更大一些，但是随着这个海水越来越深之后，这个流会变得要小一些，在海底但是还是会有流，这个流是一直存在海底的，它一直在流。
那这样理解深海的钻井，是不是比浅海显得要容易一些呢？还不是这个概念。浅海钻井，其实大部分就是我们在浅海的建了一个导管架平台，就是固定在海底的这么一个平台。深水用的是浮式的钻井平台，我们还有一个特殊的装备，浅水不用的叫隔水管，我们通过这个隔水管去连接我们的井口和海洋的平台。就是为什么我们要更复杂，是因为我们这几千米的隔水管在海洋里边，它都是受到风浪流作用的。洋流的波动？对，它就不像浅水只有100米受到这个风浪流的作用，我们这是成千米，这是叠加的。洋流的波动它分层的，我们专业上来说叫作内波流。它就是在海水里面继续分层，海面上有的时候看着很平静，其实海水下面也是波涛汹涌。这个很重要。对，一个是层流，一个是内波流。我们在实际操作过程当中，见识过它的厉害吗？在我们钻探史上遇到过，表现出来最强的就是我们南海有一股叫作黑流的，它可以把你钻井装置瞬间推移到几百米外。
我们是怎么来屏蔽这些灾害的呢？就是钻井的时候，我们其实在海底下是有一个防喷器的，这个防喷器是用来关井，就是说一旦有这种比较恶劣的情况，我们是可以把它，就像你打开一个瓶盖吧，能够把瓶子里高压汽水盖在里边，是有这么一个特殊的装置在里边，这个平台如果被吹了，被这个浪推了几百米，对我们来讲是不太能够接受的一件事情。所以在防喷器跟隔水管中间，其实还有个特殊的装置，我们叫作隔水管下部总成。如果一旦发生这种平台被推到很远的地方，它这个地方会及时地跟我们的井口实现解脱，它就脱离开了。它脱离开之后就是平台是平台，井口是井口，这样的话就不会出现这种比较恶性的事故，它是能够避免的。其实在我们的钻探史上是出现过这种状况，但是现在我们深海装置上，比如说我们都是用的动力定位，有前置的预测预警量了，那么自己就根据控制系统就可以把它预测时间，到点我们通过控制系统把八个推进器，做一些姿态调整和螺距的调整，等内波流快影响过来的时候，反力矩就加上去了。所以现在基本上对这种灾性的流，有一定的技术手段去去控制它。深海地质环境复杂，钻头在狭窄的安全钻井窗口里不偏不倚，就像是在“走钢丝”，越往地底深部钻，油气藏温度越高，压力越大。要保证安全可控，这就需要掌握极细微的平衡，难度很大。
我国创新性地使用自动压力释放元件，可以自动调节压力，为这个密闭的“高压锅”装上限压阀，稳稳地插下井筒这根“定海神针”。在深海海水温度只有不到4°C，但地层内温度可以达到200°C，巨大的温差让井筒固定成了难题。陆地上固定井筒，采用水泥浆浇灌凝固从而稳定，但在深海巨大的温差下，水泥浆凝固质量很难保障。我国科研人员针对性地研发了新型的大温差水泥浆，为“定海神针”带上了“紧箍咒”，为深海开采开启了更长效安全的保障。在深海地下开采，会不会给地质安全带来隐患？比如我在钻井过程当中，我下一层套管，我又要用水泥去固井，水泥凝固的过程当中，它是会发热的。而天然气水合物，在那种温压条件下，它本来是稳定的，在固定过程当中，你水泥自然放热过程可能对它来说就是促使它分解，分解成水和甲烷。它这个时候就要溢出，溢出了之后，那松软地层，如果有一定的坡度，也就可能会发生一些坍塌，甚至滑坡，会把你刚刚建成的这一些井口，会给你推倒。我们在深海去打井之前，其实我们会去做一项工作，我们叫作地质勘查，就是我们会去摸清楚这地下，到底有哪些可能对我们钻井会带来的灾害。比如说有没有滑坡体，比如说有没有浅层气或者是浅水流，地下有没有断层，有没有发育的其他的一些对我们钻井会产生风险的一些地层，我们在作业之前其实是会做一个非常全面的一个分析和研究的。通过这些研究，我们在设计这些井的时候，其实都已经有一些技术上的手段，去规避这样的风险了。
针对我们面临的一些难题，要解决的问题，包括井下海水里面，然后地面，其实在作业过程当中，我们都有很多监控仪器包括这个技术。比如在井底，我们能够感知正钻的地层，如果有特殊需求，还可以前探，就是钻头前面几百米的一个基本地质状况，我们都能做一个大概的勘查。我们装备的也有一些前置的一些传感器和探测设备，这样有任何异常情况发生的时候，我们都能及时地感知。你们进入到这个中海油，到今天为止你有十几年的历史了吧，我这已经是二十多年了，二三十年了。所以你们分别从自身来讲一讲，这些年你们感觉在这个行业当中的变化？首先我的感受，我是1994年加入海油的，毕业了之后，自己拎个包就去咱们的东南重镇湛江，也是我们中国海油南方的一个重要基地，整个南海的作业都是它那儿开展的。刚参加工作的时候，其实说实在的，看到的都是外国当作业者，我们纯粹提供劳务，但是在这个成长过程当中，慢慢地我们中国海油也有一点自己的技术积累和资金上的积累，这样的时候就开始一些自营作业，逐步的。但是开始自营作业的时候，海洋确实认识得不够清楚，技术上还比较……有差距。有差距，但是经过十几年的发展，我们的自身也在成长，公司也在成长，我们的海洋油气勘探开发技术也在同步地跟着成长。到今天基本上，无论是浅海或者深海，都具备了这种自主作业能力。
过去我们求人家，我们只能做小工，今天我们是绝对的大工，大国工匠的那种感觉。您感觉这些年小工跟大工的，这个对比是怎么样的？这个感受吧，我就谈一下当初跟别人学的时候的感触，基本上一看你是搞技术的，那所有的这个方案，事实上只告诉你一个结果，你这样干就行了。另外，你想看看那个图纸，想探讨一下技术内核的时候，其实人家是有点不太愉快的。不高兴。不太高兴的。要防着你。是的是的，但是现在走过来，这一路坎坷一路探索，当自己的基础体系建构了之后，最后再跟他们交流，这完全是不一样的。不用再看别人脸色了。对，不用看别人脸色了，另外一点，我自己能做了，有些关键领域我们甚至做得比他们更好。我是一来就迈上了一个高台阶，十几年前其实海油的技术水平已经非常高了，我十年的时候，基本上我是一来海油就在深水。那时候2010年在南海，就是那时候是国外的平台，我们在平台上去学习，一个平台上可能也没几个中国人，大部分都是国外的作业队伍。之前都没有见识过什么叫作深海，因为自己一直是研究深海的，但真正去登到深海平台的时候，其实对我来讲已经是2010年的事了。然后我在2014年在我们中海油研究总院，我们就承接了第一个，就是咱们的自营深水油气田。那时候我还很年轻，就是我们那时候是年轻的人，年轻的队伍在做深海一号的设计工作也是比较难。
这些年我们的进步体现在哪里？能给我们介绍一下吗？做一个简单的一个类比，你就拿出我们南海深水区这一块的作业对比一下，如果是过去几十年吧，至少二十年左右，在深水区这块作业的都是一些外国石油公司，他们的投资大概一口井有两三个亿的美金的投入，而且钻井速度一口井也大概有个两三个月。现在我们掌握了技术了之后，我们自己的成本大概有他们一个五分之一，六分之一的样子，时间也要比他们节约大概一半以上。这又是再一次在深海钻井，体现我们的中国速度？这是同样的地区，同样的作业，就这样一个比例关系。刚才您也提到了，我们的海上钻井技术不断地提高，可以达到五千米的钻井技术的时候，我们是不是在国际钻井平台上也有这种施工的竞争力呢？我们自己的装备能力水深来说，已经达到了3600多米的水深，当然在这个海床下面还能够钻进个一万米，一万米左右。可以到一万米了？能力，就是三千多米的水深，再加上一万多米的地层，这个钻井已经具备了这样的能力。目前来说，我们中国海油的作业队伍在国际上实际上也走出国门了，在墨西哥湾以及东非、西非，还有英国北海那边，也都有我们自己的作业队伍。这意味着过去我们要掏钱求人干活，改变成今天的不仅自己能干了，还可以出去帮别人干，来替国家赚取外汇？
可以这么说，然后之前我们还属于这种跟着别人在学的技术就好几十年前，然后现在已经从这个学习，然后到跟跑，然后到领跑，不能说所有的技术都非常领先，但是已经到部分技术已经处于领先的地位了，比如说我们现在有些标准，我们自己的中国海油的标准已经是作为了起草人，我们是牵头的，然后已经成了ISO国际标准。另外，就是我们这个技术已经从技术引进到技术输出，然后到为国家再挣回钱这么一个新的阶段了。那说到我们现在的技术实力，我有什么东西可以拿出来跟大家说说呢？深海这块其实技术实力体现在两个方面，一个是这些大型的海上工程的设施这些硬件，然后另外一个就是软实力，对于硬（件）装备来讲呢，比如说我们从2012年开始，我们中国海油建立的叫深海舰队，这里边就有我们的半潜式的钻井平台，这样的一个大国重器，然后还有一些就用于这种勘探的深水的勘探船。还有一些其他的一些工程设施，还有去年（2021年）我们投产的深海一号，我们叫深海一号能源站，这些都是海上这些大型的工程设施，这是我们的硬实力。深海一号气田的开发就代表着我们从常规浅水，迈向了这种超深水，这么一个大的台阶，这是硬实力方面的体现。另外一方面就是我们说的软实力，软实力可能不太好去解释，就可以看到我们有些我们创新的技术之后，我们还能在国际上形成国际标准，这样的话，让别人遵守我们制定的标准，这就能体现我们的软实力。另外一个就是我们的这个技术从引进来到走出去，这也是软实力的一个体现。
我国深海技术经过十余年的发展，实现了从学习、跟跑到部分核心技术的领跑。目前深海钻井的最大作业水深达到2619米，创下西太平洋作业水深纪录，最大钻井深度超过5000米，压力超过70兆帕，温度超过175°C，进入世界先进行列。2021年我国首个自营深水气田深海一号已经成功投产，目前深海二号项目也正在积极推动中。目前这项技术领先的国家都有哪些？我们处在一个什么样的地位上？基本上这第一波还都是说实在欧美这些国家，首先是美国、英国、挪威，像这些国家。目前我们深海钻井，还存在哪些技术上的壁垒、瓶颈？还有哪些突破的地方？可以这样说，因为在走向深海的过程当中，其实也是像我们刚才描述浅海、深海、超深海，这样它都是有一个台阶的。比如我们深海一号这个油气田投产了，它是一个常规的大气田，那下一步我们深海二号，又面临啥？它又面临一个高压，就是说你一个是常温常压的气田，到下一步再开发，我们就又面临一个高压，可能再往前走，甚至是不是又来一个高温，像这样的，其实这些技术难题就靠我们这些技术团队，一步步地面对，一步步地突破，一步步地来解决。其实我们走向海洋这个路子，全是一帮（条）自主研究、自主发展的一个路子。
2010年美国墨西哥湾地下深层的原油失控从井筒中喷出，在海面上炸开了花，整个深水地平线瞬间成为火海，油井在爆炸大火中崩溃，一直喷涌了100多天，造成大量原油流向海外，不仅对工作人员的人身安全造成了很大的威胁，也对海洋环境产生了严重的影响。为避免此类事件发生，深水钻井井控及安全应急技术体系，成为了深水开采又一个重要的内容。我国在深水开发过程中是如何应对环境安全问题的呢？咱们这个深海钻井，我们在环境安全方面是做了哪些考虑呢？我们在进行这个海洋油气勘探开发过程当中，也基本上把这个环境问题和安全问题，都是放在天字号的一个（位置）。首先，我们在作业前全部是按照整个作业的设计，全部按照国家相关的环保法规和标准来执行的。就是说像美国墨西哥湾、深水地平线，像那种灾难性事故，其实因为在整个勘探开发历程当中，人类和自然斗争过程当中，像这些事你并不是说你努力了就能完全杜绝它，其实当有这些异常情况发生的时候，我们也有配套的一些关键的应急装备，比如说我们的应急的井口设施，还有水下应急封井器，其实我们现在国家都有整个应急体系的建设，都是非常完备，所以基本上就是说，首先从这个工作上是杜绝的，真是要是万一发生了，其实我们也有充足的软硬件，技术手段去处理它。
深海油气钻井技术的突破，到底会给我们带来什么好处？咱们为什么要走向海洋，走向深海？因为陆地上的油气资源，事实上现在勘探开发这个成熟度都非常高了，基本上能探出来的，能轻易拿出来的资源已经差不多快拿完了。刚才又说了海洋资源的70%又在深海，你想咱们国家对外的原油的依存度，就是大家想自由自在地开车出去旅游，新能源汽车现在占的板块还是比较小的。另外，咱们家家户户这些清洁能源、天然气、进口量已经是达到了40%，这个对外依存度其实就是咱们的需求量缺口，缺40%，你想这其实就是千家万户跟咱们的生活就这么密切。今天非常感谢两位，来到我们演播室，跟我们分享这个钻进深海这样一个话题，希望在你们技术的不断突破之下，我们人类能够更合理地科学地利用地球的资源。也感谢您收看我们这一期的《透视新科技》节目！如果您想了解我们更多的节目容，可以下载央视频，收看我们过往的节目，我是胜春，咱们下期节目再见。
