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    地热能是重要的可再生能源之一，地热资源的综合开发利用，在经济发展中已显现越来越重要的作用。作为我国首口超5000米深层地热科学探井，中国石化福深热1井成功钻探至5200米，实现了华南火成岩地区深层高温地热资源新突破，引领我国深层高温地热资源勘探开发技术走向世界前列。本版详细介绍了福深热1井从部署到实施的过程，敬请关注。

    □张 英

    作为我国首口超5000米、亚洲最深的地热科学探井，福深热1井从部署到实施都备受关注。探索华南深层地热资源，从“拔剑四顾心茫然”到“一朝功成天下知”，这其中蕴含了无数科研人员的辛勤付出。

    福深热1 井位于海南省海口市，是国家重点研发计划项目“深层地热资源探测评价关键技术研究”的配套工程。中国石化石油勘探开发研究院非常重视地热研究，经过十余年攻关与理论技术积累，形成了一支多专业结合的地热专家团队，代表中国石化牵头负责深层地热国家重点研发计划项目研究及福深热1井部署与实施。该井的成功实施，初步落实了目标区10亿吨级标准煤的地热资源潜力，验证了对华南火成岩地区深层地热成因模式和富集规律的认识，试验和测试了探测评价关键技术体系，圆满完成了各项科研任务，书写了华南深层地热勘探开发的新篇章。

    ■ 明确方向 ■

    地球深部高温地热在哪里

    海南、广东、福建三省地表温泉显示丰富，有大量深1000米左右的地热井用于地热水开采，还拥有我国1970年首次建成运行的第一座地热电站。但华南深层地热勘查程度极低，三省范围内超过3000米深的地热井仅有3口，而且只有1口井钻遇超过150摄氏度高温地热，但未发现花岗岩热储。

    “这是由于华南地区自显生宙（编者注：指‘看得见生物’的年代，从距今5.7亿年到现在，也有说法认为从距今5.41亿年到现在。显生宙包括古生代、中生代和新生代。）以来经历了漫长的地质历史，多期构造活动及5期区域性角度不整合，造成了深部地质结构复杂，既为优质热储形成及高温地热资源富集提供了有利条件，又增加了深层地热资源的探测评价难度。”国家重点研发计划项目“深层地热资源探测评价关键技术研究”项目长郑和荣说，明确区域范围深层地热资源形成机理与富集规律，是确定深层地热勘探方向的基石。

    在区域构造背景分析的基础上，攻关团队展开华南地区深层地热地质条件研究，分析控制深层地热系统形成的源（热源、水源）、通（水热通道）、储（地热储层） 、盖（地热盖层）条件，结合典型地热系统实例解剖与实验室数值模拟，建立不同类型深层地热系统形成模式，明确地热资源富集主控因素。

    面对深层地质资料缺乏的现状，攻关团队收集整理了区内所有地质、地球物理、地球化学数据与研究成果，建成项目资料库，并每年组织1~2次课题联合地质考察和研究进展研讨。经过4年的努力，华南深层地热研究数据库资料日渐丰厚，研究人员对该地区深层地热资源的认识也愈加清晰。他们发现，华南深层地热富集受控于源、储、盖的有效配置，也就是强大的热源、规模化的优质储层和较大厚度的隔热层最好同时具备，“3套热源+花岗岩热储+3000~5000米厚度盖层”是最优组合。

    ■ 瞄准目标 ■

    在34万平方千米中选中1平方米

    勘探方向明确了，如何才能在福建、广东、海南三省34万平方千米的范围内选出一个不足1平方米的钻探靶点呢？这就像在茫茫大海中寻找一颗珍珠，难度可想而知，可以依靠的“武器”就是科学的方法和专业的技术。

    针对华南地区工区范围广、深层地热整体勘查程度低的特点，为满足不同勘查开发阶段资源评价任务需求，攻关团队构建了基于多尺度地质建模和建模数模一体化技术的深层地热资源评价方法，建成了多尺度地热系统构造建模软件平台（包括板块和盆地尺度、热储尺度、热田尺度）、自研软件与商业软件相结合的数值模拟软件平台，为深层地热静态资源量和动态可采资源量的计算提供了技术保障。

    由于深层地热选区评价指标复杂、量化难度大，攻关团队建立了多属性决策评价方法，并对不同级别的评价单元进行排序，按照“有利战略区-有利区带（块）-有利目标”顺序，层层递进、逐步聚焦。他们还建立了针对华南地区深层地热资源和资料特点的物化探技术组合，在收集整理、重新处理解释已有地球物理探测资料并形成新成果的基础上，对优选的有利区带（块）和有利目标补充必要的实物工作量，进一步深化了对深部地质结构和地热资源特征的认识。

    “西秀目标”是优选出的3个深层地热有利目标之一，位于海南省海口市，面积为50平方千米。在这个范围内 ，攻关团队根据区域地质与重磁电震、钻井资料联合分析，预测了花岗岩埋深与分布，并结合工程技术条件和用能需求向，经过多番验证，最终确定了钻探井位。

    ■ 顺利实施 ■

    安全高效穿越3300米未知井段

    福深热1井井位部署所在地是此次攻关研究中新划分的地质单元，并非传统油气勘探区。该井60%的进尺在未知层段钻进，没有邻井资料可参考，井身结构设计和钻井参数优化，以及塌、漏、卡等井下风险预测和防护难度极大。同时，由于福深热1井探索的是深层高温花岗岩热储，高温和高硬会造成钻井效率低，井下工具、仪器设备、井筒流体等都面临极大挑战。为此，攻关团队围绕成井核心难题展开针对性研究。

    考虑到福深热1井以深部高温花岗岩热储为目标，为满足未来可能开发水热型地热资源的需求，研究人员采用水热和干热结合的探采一体化设计思路，构建了“导管+三开次”逐级悬挂的井身结构，研发了混合布齿钻头与轴扭耦合冲击破岩工艺，设计了全花岗岩层段PDC（聚晶金刚石复合片）钻头钻进方案，并采用自主研发的抗高温井筒工作液体系、随钻测量仪器、悬挂器、提速和取芯等井下工具。

    2023年8月31日，福深热1井开钻。地质和钻井工程技术人员长期驻守现场，在做好安全督导的同时，紧盯钻遇地层与岩性变化、钻进机械速度与井斜状况、试剂在钻井中的科学试验等情况。经过7个多月的不懈努力，在攻关团队与钻井施工队伍紧密协作下，4月17日，福深热1井顺利完井。该井在3900米附近钻获150摄氏度高温地热资源，在4615米深度钻遇海西-印支期花岗岩，在5131米深度钻获188.71摄氏度地热储层，实现了华南深层高温找热突破，完成了预定勘探任务。

    “依托福深热1井，可建设深层地热产学研一体化现场试验研究平台和开发利用示范平台，探索形成适用于我国华南火成岩地区深层地热资源勘探开发的理论方法和关键技术体系，对于我国华南深层地热规模化开发利用、促进区域能源绿色低碳转型具有重要意义。”郑和荣说。

    （作者为中国石化石油勘探开发研究院专家）