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松科二井完井了,你却不知道大佬们都开心个啥

科了个谱 世界科学 2019-06-30

松科二井霸气刷屏,虽然好多人还不知道这意味着啥,但是从各个媒体以及官宣的内容中,隔着文字你都能感觉到中国地质调查局、中国地球科学院、中国地大、大庆油田、吉林大学等等一系列合作单位的大佬们表情,开心的就像个孩子。

松科二井,设计钻探深度6400米,从2014年4月13日开钻,至2018年3月18日完钻、5月26日完井,历时4年多,最终井深7018米,亚洲国家实施的最深大陆科学钻井和国际大陆科学钻探计划(ICDP)成立22年来实施的最深钻井


为什么辣么开心?

数据将更科学更有依据。首先是其在地球科学研究领域巨大的数据意义——钻孔数据既是研究理论的物质基础,也是地球科学理论研究的检验试金石,由于人类对地球深部的真实情况难以获得(一方面是困难,另一方面投资巨大),对地球内部依然所知甚少,你所熟知的一些地球理论,其主要依靠观测的地球物理数据推断而来,不仅是大家熟知备受争议的大陆漂移学说,连你知道地球的圈层也是如此,所以钻孔是检验这些学说和推断极为重要的手段。


高水平论文指日可待。当然这些科学理论上的成果都是写给未来的,目前为止已经有几十篇的论文以此发表,作者大多数都是我们中国人,近水楼台先得月的科学研究机会我们并不多,所以未来中国的地球科学研究部门发表多篇文章是极其可能的。


争取到了国际资源。当然,仅仅这些长远的收益不会让我们如此开心,那些更直接的收益才是让我们更开心的。如果你阅读仔细,就会发现前面谈到了国际大陆科学钻探计划(ICDP),所以松科二井很大一部分资金是来自于这个国际组织,然后才是中华人民共和国科学技术部、自然资源部和国家自然科学基金的投入,用别人的钱,发展自己的科技,当然开心了。


自主研发,证实实力。不仅如此,此次钻探工程所使用的设备都是我国自行研制和制造的,由吉林大学设计,四川宏华集团制造,成为世界第三家具备设计生产万米钻机的国家。要知道,上世纪70年代我们所需要的深井钻机还需要从罗马尼亚多次批量进口,总数超过100台;从1985年起,还在从美国引进了22台5000m到9000m电驱动二手钻机;直到90年代中期国内研制成6000m电动钻机。


 “地壳一号”钻机示意图


而借此机会,我们通过国家“深部探测技术与实验研究专项”(SinoProbe)中的深部探测关键仪器装备研制与实验(SinoProbe-09)项目,出色地完成了深部大陆科学钻探装备研制(SinoProbe-09-05)课题研究,拿出了“地壳一号”万米大陆科学钻探钻机,在六个大的方面都有了自主创新,专利总数超过百项,这些都是实打实的工业工程经验。要知道,很少有钻探工程需要达到如此高的强度和难度,所以我们只需要适当地使用其中一部分专利创新,就是一台新型钻机。


成功不是一蹴而就的

不仅如此,在实际的钻探中,不仅需要强劲的设备,还需相适应的高端耗材和与之相匹配的生产技术。首先是钻机使用的是高强度铝合金钻杆,超深孔钻探中巨大的应力使之对钻杆的要求极高;其次,毫不起眼的钻井液实际上是一个高技术含量的工作,钻探之中需要的钻井液需要进行实地配比,才能达到一个更好的效果,但很难有哪一支钻探队伍能够达到此次钻探任务的人员配比。有一支专业高素质研究型团队专门负责钻井液的调配工作,以满足工程的需要,这在一般的钻探工程中是不敢想象的。而超深钻探工程所遇到的困难与常规钻探工程完全不是一个等级,这也给了这只团队发展的空间,此次的工作经验则可以很好的总结供其他钻探工程使用


 

然,争取这个机会也是极其不易的,我国于2006~2007年在大庆实施了“松科一井”项目,施工了深度分别1810m和1915m的两口取心钻井,形成了一套完整的、经济可行的白垩纪陆相地层钻探工程方案:集成创新了超长岩心取心技术;发明了长井段岩心长期保真保存技术,并为松科二井提供了组织管理经验以及人才和技术储备,在此基础上才争取到了进一步加深钻探的机会,获得了ICDP的资金支持,这些都与我们良好的积累分不开的。

松辽盆地大陆科学钻探计划布孔示意图


虽然前面说的机会都是超深钻探带给我们的好处,但实际上,超深钻探工程的风险系数非常大,是一件风险与机遇并重的事情,由于工期长,钻探穿越的层位多,遇到的地质问题也会增多,而且随着深度增加,地下温度、压力、地应力都会迅速增大,给钻探设备带来很大的损伤,以至于工程无法继续进行,像我国此次超额完成设计任务,比较少见,更多的是无法完成预计任务,如世界第二深孔——德国KTB钻探。由于地层条件复杂,事故频发,钻进施工艰难,KTB主孔原设计井深12000m在项目实施过程中调整到10000m,实际钻进到9101m后即完钻。

注:20世纪70年代以来,很多发达国家陆续实施了多项科学钻探计划。具有代表性的有苏联科拉半岛12262m超深钻,是目前世界上最深井;德国KTB超深钻,9101m,排名第二。

“地壳一号”钻机塔身


最后说个小细节,有木有觉得钻机塔的颜色五颜六色,有一种街头涂鸦画风,其实这是自下而上太古代到新生代共5代12纪的标准用色(不用数啦,代表元古代的桔红和太古代的玫瑰色都被挡到了,图上能看到最下面的是代表寒武纪的橄榄绿),既有对科学钻井的期望和野心,也有地球科学工作者的小浪漫。


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