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創(chuàng)鉆探工程四項(xiàng)世界之最的“松科二井”實(shí)現(xiàn)了哪些技術(shù)突破?

關(guān)鍵詞 松科二井 , 鉆探 , 鉆頭|2018-05-28 12:02:41|來(lái)源 中國(guó)超硬材料網(wǎng)
摘要 2018年5月26日,自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局對(duì)社會(huì)公布了“向地球深部進(jìn)軍”——松遼盆地大陸深部科學(xué)鉆探工程的重大成果。“松科二井”目前的完鉆深度,已經(jīng)讓它成為亞洲國(guó)家實(shí)施...

  2018年5月26日,自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局對(duì)社會(huì)公布了“向地球深部進(jìn)軍”——松遼盆地大陸深部科學(xué)鉆探工程的重大成果。

  “松科二井”目前的完鉆深度,已經(jīng)讓它成為亞洲國(guó)家實(shí)施的最深大陸科學(xué)鉆井。

  當(dāng)然,這次發(fā)布的重大成果不只有“深度”這么簡(jiǎn)單。整個(gè)工程攻克了超高溫鉆探和大口徑取心等重大技術(shù)難題、推動(dòng)了核心技術(shù)的自主創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)了大陸科學(xué)鉆探技術(shù)上的多項(xiàng)突破,工程獲取的415萬(wàn)組24TB的深部實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),將成為打開(kāi)地球深部奧秘的“金鑰匙”。

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“松科二井”全景“松科二井”全景

  那么,“松科二井”到底是個(gè)啥?我們?yōu)槭裁匆虻厍蛏畈窟M(jìn)軍?未來(lái)我們會(huì)繼續(xù)鉆探嗎?

  走,讓我們一探究竟!

  “松科二井”是個(gè)啥?

  “松科二井”是自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局組織實(shí)施的松遼盆地大陸深部科學(xué)鉆探工程,完鉆深度7018米,是亞洲國(guó)家實(shí)施的最深大陸科學(xué)鉆井,也是國(guó)際大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃(ICDP)成立22年來(lái)實(shí)施的最深鉆井。

  工程超額完成了預(yù)定目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了理論、技術(shù)、工程、裝備的重大突破,為搶占深部鉆探技術(shù)國(guó)際制高點(diǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),對(duì)保障國(guó)家能源安全、建設(shè)“百年大慶”和實(shí)施“振興東北老工業(yè)基地”戰(zhàn)略具有重要意義。

  我們?yōu)槭裁匆虻厍蛏畈窟M(jìn)軍?

  曾幾何時(shí),“上九天攬?jiān)?,下五洋捉鱉”一直是人類(lèi)探索自然的夢(mèng)想。

  如今,人類(lèi)的航天探測(cè)器已在太空留下足跡,深潛器也一次次突破洋底極限深度。然而,比起“上天下海”,人類(lèi)的“入地”之旅卻由于地殼巖石阻隔而困難重重。地球深處到底什么樣?一直吸引著科學(xué)家們孜孜不倦地探索。

  若想對(duì)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物質(zhì)成分進(jìn)行探測(cè),最直接、最有效和最可靠的方法是向地球縱深打一口科學(xué)鉆探井,將人類(lèi)的“視距”向地球內(nèi)部延伸數(shù)千米甚至上萬(wàn)米,進(jìn)而一探究竟。

  通過(guò)科學(xué)鉆探,在地質(zhì)學(xué)方面,可以研究地球深部構(gòu)造及演化、地球深部流體及其作用,校驗(yàn)地球物理探測(cè)結(jié)果;在資源能源開(kāi)發(fā)利用方面,可以研究成礦理論、油氣成因,調(diào)查和開(kāi)發(fā)深部熱能;在環(huán)境科學(xué)方面,可以研究地震成因、火山噴發(fā)機(jī)理、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、地球氣候演變、生命演化歷史。因此,科學(xué)鉆探被形象地譽(yù)為了解地球內(nèi)部信息的“望遠(yuǎn)鏡”。

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鉆探示意圖鉆探示意圖

  “松科二井”大事記

  從2012年5月現(xiàn)場(chǎng)探勘,到2018年3月18日7018米井深完鉆,工程人員和科研人員付出了艱辛的努力。

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"松科二井"大事記“松科二井”大事記

  “松科二井”都取得了哪些科學(xué)成果?

  1、發(fā)現(xiàn)了松遼盆地深部?jī)煞N清潔能源具有良好的勘探開(kāi)發(fā)前景

  完整揭示了深部頁(yè)巖氣資源潛力 。在松遼盆地深部凹陷帶沙河子組和火石嶺組(3350 米以深)地層中發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖氣氣測(cè)異常43層,累計(jì)厚度102米,甲烷占全烴組分平均含量的86%,異常幅度與背景值的平均比值為 14.77,證實(shí)了松遼盆地深部存在有利的頁(yè)巖氣層系。

  首次發(fā)現(xiàn)了具備開(kāi)發(fā)條件的盆地型干熱巖地層。在井深 4400 米—7018 米發(fā)現(xiàn)溫度150℃ ~240℃高溫干熱巖體和2層含高放射性元素異常地層,熱流值為84毫瓦/平方米,展示了松遼盆地具有良好的地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)應(yīng)用潛力。

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松遼盆地深部能源資源示意圖松遼盆地深部能源資源示意圖

  2、獲得了白堊紀(jì)陸地古氣候演變規(guī)律的三項(xiàng)重要證據(jù)

  實(shí)現(xiàn)了對(duì)白堊紀(jì)最完整最連續(xù)陸相地層厘米級(jí)高分辨率的精細(xì)刻畫(huà)。建立了白堊紀(jì)地層演化的重要地質(zhì)歷史檔案;重建了白堊紀(jì)陸相百萬(wàn)年至十萬(wàn)年尺度氣候演化歷史,發(fā)現(xiàn)了各個(gè)時(shí)間尺度陸相氣候變化的主要控制因素,為研究地球氣候系統(tǒng)在溫室氣候條件下演變機(jī)制找到了新證據(jù);發(fā)現(xiàn)了白堊紀(jì)氣候波動(dòng)重大事件,捕捉到大規(guī)模火山爆發(fā)排放二氧化碳引發(fā)陸相氣候劇烈波動(dòng)的重要信息,證實(shí)了氣候快速變化是導(dǎo)致恐龍滅絕的誘發(fā)因素。

  3、取得了基礎(chǔ)地質(zhì)研究三項(xiàng)重大進(jìn)展

  創(chuàng)建了完整的松遼盆地陸相地層標(biāo)準(zhǔn)剖面,建立了地層對(duì)比的“金柱子”;建立了松遼盆地演化新模式;首次發(fā)現(xiàn)了松遼盆地多次、短期海侵事件的新證據(jù),豐富了白堊紀(jì)陸相生油理論,對(duì)松遼盆地深部油氣勘探有重要的指導(dǎo)意義。

  “松科二井”實(shí)現(xiàn)了哪些技術(shù)突破?

  1、創(chuàng)新了超深井大口徑取心技術(shù)體系

  在世界上首次研發(fā)并成功應(yīng)用 311mm大口徑一次取心成井技術(shù);中空井底動(dòng)力繩索取心、機(jī)械輔助無(wú)損出心技術(shù); 研發(fā)出系列大口徑長(zhǎng)鉆程取心鉆具和系列國(guó)產(chǎn)渦輪鉆具。

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研發(fā)的KT 系列長(zhǎng)鉆程取心鉆具研發(fā)的KT 系列長(zhǎng)鉆程取心鉆具

  2、創(chuàng)造了鉆探取心技術(shù)四項(xiàng)世界紀(jì)錄

  創(chuàng)造了 311mm 口徑單回次取心長(zhǎng)度30m 紀(jì)錄;

  創(chuàng)造了 216mm 口徑在井深超 4700m單回次取心長(zhǎng)度 41m 紀(jì)錄;

  創(chuàng)造了 152mm 口徑在超深井段單回次取心長(zhǎng)度 33m 紀(jì)錄;

  創(chuàng)造了 311mm 超大口徑超千米連續(xù)取心(1650m)紀(jì)錄。

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獲得的松科二井超大直徑巖芯獲得的松科二井超大直徑巖芯

  3、攻克了超高溫鉆井技術(shù)難題

  研發(fā)成功超高溫的水基鉆井液體系、固井、隨鉆測(cè)溫等系列技術(shù)和全金屬渦輪鉆具,創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)最高溫度(241℃)條件下鉆進(jìn)新紀(jì)錄。

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鉆井液循環(huán)示意圖 鉆井液循環(huán)示意圖

  “入地”難于“上天”,未來(lái)我們會(huì)繼續(xù)“深鉆”!

  科學(xué)鉆探過(guò)程中會(huì)遭遇很多世界級(jí)難題,其中就包括地球的“三高”(高溫、高壓、高地應(yīng)力)問(wèn)題。在“三高”條件下,首先鉆機(jī)的配件和電子元件能否正常工作?

  其次,在此條件下井壁巖石容易破碎,造成井壁垮塌、卡鉆等井下事故。

  最后,從地表打至數(shù)千米深處,井斜度不能超過(guò)18度,由于無(wú)法有效地探知井斜的發(fā)生,這成為制約科學(xué)鉆探的世界級(jí)難題。

  所以,表面上看是打一口井,實(shí)際上卻是在考驗(yàn)一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、基礎(chǔ)工業(yè)實(shí)力和整個(gè)科技的發(fā)展水平。

  近半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),科學(xué)鉆探一次又一次帶給人們問(wèn)號(hào)與驚嘆,一次又一次推動(dòng)地球科學(xué)取得重大突破,為人類(lèi)了解地球內(nèi)部、研究地球變化和勘探各種資源開(kāi)辟了新的途徑。

  中國(guó)在國(guó)際科學(xué)鉆探項(xiàng)目中所獲得的高水平的研究成果得到國(guó)際相關(guān)領(lǐng)域的普遍關(guān)注和高度評(píng)價(jià)。隨著中國(guó)科技實(shí)力的增強(qiáng),科學(xué)家們將繼續(xù)“深鉆”,按照國(guó)家目標(biāo)做更多探索,并引領(lǐng)世界地球科學(xué)的發(fā)展!(參考:科學(xué)大院)

 

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