“大家請聽，這段聲音是根據9000米至14000米地層的聲波采集波形，按照人耳能聽到的頻率匹配合成的音頻。這是我國首次揭開地球五億多年前的神秘面紗。”近日，在中國石油集團測井有限公司（以下簡稱“中油測井”）測井展廳，講解員為參觀人員介紹道。
今年2月份，我國首口超萬米科探井——深地塔科1井以10910米完鉆，刷新了多項世界紀錄。中油測井自主研發的CPLog超高溫高壓系列測井裝備成功應用于該井，填補了萬米領域國產高端測井裝備的空白。
探索萬米以下“新戰場”
隨著我國油氣勘探向地球深部不斷挺進，萬米以下地層成為保障國家能源安全的新戰場。但超深層的極端環境，讓萬米測井如探月般艱難。此前，能在這種極端條件下穩定工作的測井裝備長期被國外油服巨頭壟斷，核心技術被嚴格封鎖。
中油測井向這一“卡脖子”難題發起沖擊。
在核心的耐高溫抗腐蝕密封材料領域，科研團隊融合材料學、結構力學等多學科知識，成功研發出基于不結晶全氟化學、陶瓷分子材料和有機高分子材料的新一代密封材料，其耐溫耐壓及抗腐蝕性能達到國際頂尖水平。在關鍵的承壓保溫瓶制造中，團隊從材料源頭和連接工藝入手，創新開發出超高溫鈦合金焊接工藝，顯著提升了承壓部件的可靠性和壽命。
萬米級電纜的信號傳輸失真問題，是制約深井測井精度的“最后一公里”難題。科研團隊針對電纜電抗特性、傳輸速率、信噪比等12項核心參數深入研究，創造性提出基于自適應信號補償算法的高頻信號損耗校正技術，并自主突破了時鐘同步、頻段搬移等關鍵技術，設計了高效的π型濾波電路，實現了信號在13000米超長電纜中的高保真、無損傳輸，徹底打通了數據上傳的“生命線”。
歷經無數次設計、模擬、試驗與迭代，超高溫高壓測井裝備樣機終于成型。在試驗井復雜的測試環境中，樣機可在230攝氏度穩定工作，耐壓性能突破170兆帕，在極端環境下連續工作時長突破7小時大關。
軟件算法構筑“最強大腦”
“硬件的突破是基礎。而要讓裝備在復雜萬變的深地層中‘看得清’‘辨得準’，則必須賦予其強大的‘大腦’。”中油測井軟件開發所高級工程師姚根虎說。
針對地層突變難以精確識別的問題，團隊模擬不同井眼間隙下的能譜數據，創新性地融合卡爾曼濾波與最小二乘法進行解譜處理，顯著提升了數據解釋精度。同時，通過優化聲波慢度時間相干算法，大幅提升其在高溫高壓下的運行效率、穩定性和計算精度，確保實時、準確地捕捉軟地層、含氣地層等特殊介質的細微聲波時差變化。
為消除復雜井筒環境對測井曲線的扭曲，科研團隊基于反向傳播神經網絡算法，將龐大的陣列側向環境校正圖版數據壓縮上千倍，實現儀器偏心校正的實時處理，并創新數據反演算法和自適應斜井校正方法，顯著提升儀器在復雜井況中的適應能力。針對高礦化度泥漿井段微電阻率成像易模糊的痛點，他們開發出加速度矯正處理與井下小信號平均累加相敏檢測算法，進一步提高成像清晰度。
十余項核心算法的優化與創新，凝聚了研發團隊的智慧，為這套“國之重器”裝上了強大的“智慧腦”，使其在極端復雜的深井環境中，依然能輸出高精度、高穩定性的關鍵地質數據。
從試驗井到規模應用
該裝備不僅在塔科1井、川科1井等國家級重點超深井項目中表現出色，更迅速在全國范圍內投入應用。截至目前，其已在青海、吉林、華北等多個油氣田成功完成測井作業44井次。
“該系列裝備已成功應用于尼日爾、乍得等8個國家，僅2023年就完成近300井次商業化作業，贏得了國際市場信賴。”中油測井國際公司市場開發部門負責人李謙說。
為構建完整的超深井“測井+射孔”一體化技術服務能力，科研團隊前瞻性地同步推進超高溫高壓套后射孔配套技術攻關，實現了射流的“分段、多次、漸進式”加速，大幅提升穿深。通過對火藥成分進行精準優化配比，成功研制出特高溫射孔彈。打靶試驗數據令人振奮：平均套管孔徑達6.62毫米，平均穿深高達662.5毫米。這標志著“萬米測井”技術體系的最后一塊拼圖完成。
在多地、多環境、多井型的實際應用中，科研團隊持續優化裝備。他們基于物理模型與數值模擬，為測井裝備開發了多項輔助工具，配套了高精度的儀器刻度裝置和環境模擬裝置；同時，充分發揮智能化生產線優勢，構建了涵蓋十種儀器的五類產業化標準文件體系，初步實現了6種常規測井儀器和2種成像測井儀器的批量試制與應用，引領國內超深層測井技術邁入高速發展階段。
“CPLog超高溫高壓系列測井裝備的成功研發與量產，標志著我國在極端環境測井領域，實現了從跟跑到部分領跑的歷史性跨越，為萬米深地勘探安上可靠的‘國產慧眼’。”中油測井首席專家張炳軍表示，“我們將繼續聚焦國家深地戰略需求，以打造更先進、更可靠、更智能的國產化測井裝備為目標，護航國家能源勘探開發向超深層大步邁進。”
“大家請聽，這段聲音是根據9000米至14000米地層的聲波采集波形，按照人耳能聽到的頻率匹配合成的音頻。這是我國首次揭開地球五億多年前的神秘面紗。”近日，在中國石油集團測井有限公司（以下簡稱“中油測井”）測井展廳，講解員為參觀人員介紹道。
今年2月份，我國首口超萬米科探井——深地塔科1井以10910米完鉆，刷新了多項世界紀錄。中油測井自主研發的CPLog超高溫高壓系列測井裝備成功應用于該井，填補了萬米領域國產高端測井裝備的空白。
探索萬米以下“新戰場”
隨著我國油氣勘探向地球深部不斷挺進，萬米以下地層成為保障國家能源安全的新戰場。但超深層的極端環境，讓萬米測井如探月般艱難。此前，能在這種極端條件下穩定工作的測井裝備長期被國外油服巨頭壟斷，核心技術被嚴格封鎖。
中油測井向這一“卡脖子”難題發起沖擊。
在核心的耐高溫抗腐蝕密封材料領域，科研團隊融合材料學、結構力學等多學科知識，成功研發出基于不結晶全氟化學、陶瓷分子材料和有機高分子材料的新一代密封材料，其耐溫耐壓及抗腐蝕性能達到國際頂尖水平。在關鍵的承壓保溫瓶制造中，團隊從材料源頭和連接工藝入手，創新開發出超高溫鈦合金焊接工藝，顯著提升了承壓部件的可靠性和壽命。
萬米級電纜的信號傳輸失真問題，是制約深井測井精度的“最后一公里”難題。科研團隊針對電纜電抗特性、傳輸速率、信噪比等12項核心參數深入研究，創造性提出基于自適應信號補償算法的高頻信號損耗校正技術，并自主突破了時鐘同步、頻段搬移等關鍵技術，設計了高效的π型濾波電路，實現了信號在13000米超長電纜中的高保真、無損傳輸，徹底打通了數據上傳的“生命線”。
歷經無數次設計、模擬、試驗與迭代，超高溫高壓測井裝備樣機終于成型。在試驗井復雜的測試環境中，樣機可在230攝氏度穩定工作，耐壓性能突破170兆帕，在極端環境下連續工作時長突破7小時大關。
軟件算法構筑“最強大腦”
“硬件的突破是基礎。而要讓裝備在復雜萬變的深地層中‘看得清’‘辨得準’，則必須賦予其強大的‘大腦’。”中油測井軟件開發所高級工程師姚根虎說。
針對地層突變難以精確識別的問題，團隊模擬不同井眼間隙下的能譜數據，創新性地融合卡爾曼濾波與最小二乘法進行解譜處理，顯著提升了數據解釋精度。同時，通過優化聲波慢度時間相干算法，大幅提升其在高溫高壓下的運行效率、穩定性和計算精度，確保實時、準確地捕捉軟地層、含氣地層等特殊介質的細微聲波時差變化。
為消除復雜井筒環境對測井曲線的扭曲，科研團隊基于反向傳播神經網絡算法，將龐大的陣列側向環境校正圖版數據壓縮上千倍，實現儀器偏心校正的實時處理，并創新數據反演算法和自適應斜井校正方法，顯著提升儀器在復雜井況中的適應能力。針對高礦化度泥漿井段微電阻率成像易模糊的痛點，他們開發出加速度矯正處理與井下小信號平均累加相敏檢測算法，進一步提高成像清晰度。
十余項核心算法的優化與創新，凝聚了研發團隊的智慧，為這套“國之重器”裝上了強大的“智慧腦”，使其在極端復雜的深井環境中，依然能輸出高精度、高穩定性的關鍵地質數據。
從試驗井到規模應用
該裝備不僅在塔科1井、川科1井等國家級重點超深井項目中表現出色，更迅速在全國范圍內投入應用。截至目前，其已在青海、吉林、華北等多個油氣田成功完成測井作業44井次。
“該系列裝備已成功應用于尼日爾、乍得等8個國家，僅2023年就完成近300井次商業化作業，贏得了國際市場信賴。”中油測井國際公司市場開發部門負責人李謙說。
為構建完整的超深井“測井+射孔”一體化技術服務能力，科研團隊前瞻性地同步推進超高溫高壓套后射孔配套技術攻關，實現了射流的“分段、多次、漸進式”加速，大幅提升穿深。通過對火藥成分進行精準優化配比，成功研制出特高溫射孔彈。打靶試驗數據令人振奮：平均套管孔徑達6.62毫米，平均穿深高達662.5毫米。這標志著“萬米測井”技術體系的最后一塊拼圖完成。
在多地、多環境、多井型的實際應用中，科研團隊持續優化裝備。他們基于物理模型與數值模擬，為測井裝備開發了多項輔助工具，配套了高精度的儀器刻度裝置和環境模擬裝置；同時，充分發揮智能化生產線優勢，構建了涵蓋十種儀器的五類產業化標準文件體系，初步實現了6種常規測井儀器和2種成像測井儀器的批量試制與應用，引領國內超深層測井技術邁入高速發展階段。
“CPLog超高溫高壓系列測井裝備的成功研發與量產，標志著我國在極端環境測井領域，實現了從跟跑到部分領跑的歷史性跨越，為萬米深地勘探安上可靠的‘國產慧眼’。”中油測井首席專家張炳軍表示，“我們將繼續聚焦國家深地戰略需求，以打造更先進、更可靠、更智能的國產化測井裝備為目標，護航國家能源勘探開發向超深層大步邁進。”
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