“国产慧眼”透视万米深地

  超高温高压系列测井装备刷新多项世界纪录

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  “国产慧眼”透视万米深地

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  “大家请听，这段声音是根据9000米至14000米地层的声波采集波形，按照人耳能听到的频率匹配合成的音频。这是我国首次揭开地球五亿多年前的神秘面纱。”近日，在中国石油集团测井有限公司（以下简称“中油测井”）测井展厅，讲解员为参观人员介绍道。

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  今年2月份，我国首口超万米科探井——深地塔科1井以10910米完钻，刷新了多项世界纪录。中油测井自主研发的CPLog超高温高压系列测井装备成功应用于该井，填补了万米领域国产高端测井装备的空白。

  探索万米以下“新战场”

  随着我国油气勘探向地球深部不断挺进，万米以下地层成为保障国家能源安全的新战场。但超深层的极端环境，让万米测井如探月般艰难。此前，能在这种极端条件下稳定工作的测井装备长期被国外油服巨头垄断，核心技术被严格封锁。

  中油测井向这一“卡脖子”难题发起冲击。

  在核心的耐高温抗腐蚀密封材料领域，科研团队融合材料学、结构力学等多学科知识，成功研发出基于不结晶全氟化学、陶瓷分子材料和有机高分子材料的新一代密封材料，其耐温耐压及抗腐蚀性能达到国际顶尖水平。在关键的承压保温瓶制造中，团队从材料源头和连接工艺入手，创新开发出超高温钛合金焊接工艺，显著提升了承压部件的可靠性和寿命。

  万米级电缆的信号传输失真问题，是制约深井测井精度的“最后一公里”难题。科研团队针对电缆电抗特性、传输速率、信噪比等12项核心参数深入研究，创造性提出基于自适应信号补偿算法的高频信号损耗校正技术，并自主突破了时钟同步、频段搬移等关键技术，设计了高效的π型滤波电路，实现了信号在13000米超长电缆中的高保真、无损传输，彻底打通了数据上传的“生命线”。

  历经无数次设计、模拟、试验与迭代，超高温高压测井装备样机终于成型。在试验井复杂的测试环境中，样机可在230摄氏度稳定工作，耐压性能突破170兆帕，在极端环境下连续工作时长突破7小时大关。

  软件算法构筑“最强大脑”

  “硬件的突破是基础。而要让装备在复杂万变的深地层中‘看得清’‘辨得准’，则必须赋予其强大的‘大脑’。”中油测井软件开发所高级工程师姚根虎说。

  针对地层突变难以精确识别的问题，团队模拟不同井眼间隙下的能谱数据，创新性地融合卡尔曼滤波与最小二乘法进行解谱处理，显著提升了数据解释精度。同时，通过优化声波慢度时间相干算法，大幅提升其在高温高压下的运行效率、稳定性和计算精度，确保实时、准确地捕捉软地层、含气地层等特殊介质的细微声波时差变化。

  为消除复杂井筒环境对测井曲线的扭曲，科研团队基于反向传播神经网络算法，将庞大的阵列侧向环境校正图版数据压缩上千倍，实现仪器偏心校正的实时处理，并创新数据反演算法和自适应斜井校正方法，显著提升仪器在复杂井况中的适应能力。针对高矿化度泥浆井段微电阻率成像易模糊的痛点，他们开发出加速度矫正处理与井下小信号平均累加相敏检测算法，进一步提高成像清晰度。

  十余项核心算法的优化与创新，凝聚了研发团队的智慧，为这套“国之重器”装上了强大的“智慧脑”，使其在极端复杂的深井环境中，依然能输出高精度、高稳定性的关键地质数据。

  从试验井到规模应用

  该装备不仅在塔科1井、川科1井等国家级重点超深井项目中表现出色，更迅速在全国范围内投入应用。截至目前，其已在青海、吉林、华北等多个油气田成功完成测井作业44井次。

  “该系列装备已成功应用于尼日尔、乍得等8个国家，仅2023年就完成近300井次商业化作业，赢得了国际市场信赖。”中油测井国际公司市场开发部门负责人李谦说。

  为构建完整的超深井“测井+射孔”一体化技术服务能力，科研团队前瞻性地同步推进超高温高压套后射孔配套技术攻关，实现了射流的“分段、多次、渐进式”加速，大幅提升穿深。通过对火药成分进行精准优化配比，成功研制出特高温射孔弹。打靶试验数据令人振奋：平均套管孔径达6.62毫米，平均穿深高达662.5毫米。这标志着“万米测井”技术体系的最后一块拼图完成。

  在多地、多环境、多井型的实际应用中，科研团队持续优化装备。他们基于物理模型与数值模拟，为测井装备开发了多项辅助工具，配套了高精度的仪器刻度装置和环境模拟装置；同时，充分发挥智能化生产线优势，构建了涵盖十种仪器的五类产业化标准文件体系，初步实现了6种常规测井仪器和2种成像测井仪器的批量试制与应用，引领国内超深层测井技术迈入高速发展阶段。

  “CPLog超高温高压系列测井装备的成功研发与量产，标志着我国在极端环境测井领域，实现了从跟跑到部分领跑的历史性跨越，为万米深地勘探安上可靠的‘国产慧眼’。”中油测井首席专家张炳军表示，“我们将继续聚焦国家深地战略需求，以打造更先进、更可靠、更智能的国产化测井装备为目标，护航国家能源勘探开发向超深层大步迈进。”（记者 操秀英）