挺进地下10000米，找石油，探宝藏。“深地一号”跃进3–3井使用的钻机整体高度达到50米，相当于近20层楼房的高度。工作台距离地面12米，面积约200平方米，可摆放约1000根10米左右钻杆，总重量超过560吨。开钻施工后，将从新近系开始，陆续穿越古近系、白垩系、三叠系……最后到达奥陶系，总共要经过9个地层，最后来到9472米的油层深处。由于不同地层的岩石硬度不同，钻头钻进的速度也不一样。像新近系，每天可以钻进800米以上，但是到了奥陶系，最慢的时候钻头每天就只能钻进几米。在钻头向下钻进的过程中，有几个步骤非常重要。

一深带来万难，在万米以下高温环境中，钻井工具都变得像面条一样柔软，打一口井需要攻克井漏、卡钻、地层垮塌等几十道难题。针对超深和塔里木特殊的地质结构带来的困难，塔科1井使用自主研发的全球首台12000米特深井自动化钻机进行作业。同时创新研发耐220摄氏度超高温工作液、五开井眼井身结构等技术，为钻探万米特深井提供技术和装备保障。

“深层油气分布规律与浅层是不一样的，随着埋藏深度的增加，岩石的致密性也在增加。而要想高产还需要一整套适用于深层油气勘探的钻井技术和压裂技术，这对我国来说，从装备到技术都面临挑战。”中国科学院院士、页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室主任金之钧坦言，油气勘探最核心的旋转导向钻井系统就是我国亟待攻克的“卡脖子”技术。

在5亿年前的寒武纪时期，塔里木盆地还被称作塔里木海，亿万年的沧桑变化，让海洋中沉积的碳酸盐岩地层深埋在数千米的地下，慢慢形成了石油和天然气。塔里木盆地地质条件与世界其他盆地完全不同，地质构造复杂多样，油气藏普遍存在超深、超高温、超高压等勘探开发难题。在塔里木盆地打井，钻井到达一定深度极限后，每向下一米，难度都面临着几何倍数增长。

虽然近年来我国深层油气勘探取得了一些重要成果，但深层处于叠合盆地下构造层，地层古老、成岩历史长、多期成岩叠加，成藏历史复杂、储层非均质性强，多高温高压级盐下封闭体系，地层环境复杂，这些特点给深层油气规模勘探带来巨大挑战。一是含油气盆地深层明显受后期构造变动影响，中浅层发育孔隙类型在深层可能会消失并形成新孔隙类型，导致储层特征和孔隙发育主控因素复杂多样，对其主控因素和分布规律研究和预测带来挑战。二是深层地质环境复杂，难钻地层多，岩体力学行为的不确定性和难预知性，加上工具材料适应能力有限，致使深层钻井极其复杂，钻完井周期长，对仪器工具性能要求高，井壁稳定性问题更加突出。三是深层油气埋深大、高温、高压，深度可达8000米以上，温度可达200摄氏度以上，井底压力可达180兆帕以上，这对深层油藏信息采集成像测井装备提出严峻挑战。因而急需创新深层洞型储层超高温高压测井采集和成像综合评价技术体系，为深层油气层识别、储层改造提供测井技术保障。四是深层储层强非均质性导致有效储层分布及其连通性识别困难，敏感性强导致深层油藏提高采收率技术手段不成熟，对油藏有效开发和规模动用提出挑战。

“针对超深和塔里木特殊的地质结构带来的困难，塔科1井使用我国自主研发的全球首台12000米特深井自动化钻机进行作业。与普通钻机相比，该钻机载重提升能力由300吨、400吨提高到最大900吨。同时，首次加工制造国内168毫米钻杆，创新研发耐220摄氏度超高温工作液、五开井眼井身结构等技术，为钻探万米特深井提供技术和装备保障。”中国石油塔里木油田首席技术专家王春生说。

中国石油塔里木油田勘探事业部台盆区勘探项目部主任吕晓钢介绍：“针对塔科1井前期技术方案，我们把国内最新超高温、超高压技术、工具和泥浆体系都应用其中，下一步我们也在实钻的过程中持续地进行经验和技术总结，为后续中国石油陆上特深井的钻进提供一些技术储备。”

中国石化石油工程西北项目部副主任刘磊介绍：“老一代石油人打井普遍采用牙轮钻头，靠牙齿的冲击和剪切破碎地层，效率低、寿命短。针对超深井的工程难题，我们联合研发了金刚石钻头，直接将人造金刚石做的牙齿镶在钻头本体上，在高速旋转的过程中直接切削地层，效率提高了数倍。”

金刚石钻头还可以根据不同地层、不同岩石需求，将钻头的齿型由单一的平面齿升级为奔驰齿、斧型齿等多种类型。在塔里木盆地，钻探一口9000多米深的井，钻工通常要根据地质变化选用不同类型的钻头，以实现钻井提速提效。随着我国油气开发由深层向超深层迈进，石油工程技术装备水平不断快速提升，已经突破“万米”、具备生产12000米钻机的实力。通过钻机装备升级，井身结构、钻井液、固井等关键技术攻关，也得到了快速发展。目前，仅顺北油气田能钻探9000米以上的钻机数量就达到10台套，超过8000米的超深井达到了49口。