中国发布向地球深部进军的新成果!“入地”比“上天”更难

作者: 中国地质调查局科普办公室 王莉 王稳石 侯贺晟 章茵 丁群安 郭俊丽 张凡

来源: 科学大院

发布日期: 2018-05-26

中国地质调查局公布了“向地球深部进军”的重大成果,即松辽盆地大陆深部科学钻探工程“松科二井”,完钻深度达7018米,成为亚洲最深大陆科学钻井。该工程攻克了多项技术难题,获取了大量深部实验数据,对保障国家能源安全、推动地球科学发展具有重要意义。

2018年5月26日,自然资源部中国地质调查局对社会公布了“向地球深部进军”——松辽盆地大陆深部科学钻探工程的重大成果。“松科二井”目前的完钻深度,已经让它成为亚洲国家实施的最深大陆科学钻井。整个工程攻克了超高温钻探和大口径取心等重大技术难题、推动了核心技术的自主创新,实现了大陆科学钻探技术上的多项突破,工程获取的415万组24TB的深部实验数据,将成为打开地球深部奥秘的“金钥匙”。

“松科二井”是自然资源部中国地质调查局组织实施的松辽盆地大陆深部科学钻探工程,完钻深度7018米,是亚洲国家实施的最深大陆科学钻井,也是国际大陆科学钻探计划(ICDP)成立22年来实施的最深钻井。工程超额完成了预定目标,实现了理论、技术、工程、装备的重大突破,为抢占深部钻探技术国际制高点奠定了坚实的基础,对保障国家能源安全、建设“百年大庆”和实施“振兴东北老工业基地”战略具有重要意义。

曾几何时,“上九天揽月,下五洋捉鳖”一直是人类探索自然的梦想。如今,人类的航天探测器已在太空留下足迹,深潜器也一次次突破洋底极限深度。然而,比起“上天下海”,人类的“入地”之旅却由于地壳岩石阻隔而困难重重。地球深处到底什么样?一直吸引着科学家们孜孜不倦地探索。

若想对地球内部结构和物质成分进行探测,最直接、最有效和最可靠的方法是向地球纵深打一口科学钻探井,将人类的“视距”向地球内部延伸数千米甚至上万米,进而一探究竟。

通过科学钻探,在地质学方面,可以研究地球深部构造及演化、地球深部流体及其作用,校验地球物理探测结果;在资源能源开发利用方面,可以研究成矿理论、油气成因,调查和开发深部热能;在环境科学方面,可以研究地震成因、火山喷发机理、地质灾害预警、地球气候演变、生命演化历史。因此,科学钻探被形象地誉为了解地球内部信息的“望远镜”。

从2012年5月现场探勘,到2018年3月18日7018米井深完钻,工程人员和科研人员付出了艰辛的努力。“松科二井”发现了松辽盆地深部两种清洁能源具有良好的勘探开发前景,完整揭示了深部页岩气资源潜力,首次发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层。

获得了白垩纪陆地古气候演变规律的三项重要证据,实现了对白垩纪最完整最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画,重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史,发现了各个时间尺度陆相气候变化的主要控制因素,为研究地球气候系统在温室气候条件下演变机制找到了新证据。

取得了基础地质研究三项重大进展,创建了完整的松辽盆地陆相地层标准剖面,建立了地层对比的“金柱子”,建立了松辽盆地演化新模式,首次发现了松辽盆地多次、短期海侵事件的新证据,丰富了白垩纪陆相生油理论,对松辽盆地深部油气勘探有重要的指导意义。“松科二井”实现了多项技术突破,创新了超深井大口径取心技术体系,创造了钻探取心技术四项世界纪录,攻克了超高温钻井技术难题。

科学钻探过程中会遭遇很多世界级难题,其中就包括地球的“三高”(高温、高压、高地应力)问题。在“三高”条件下,首先钻机的配件和电子元件能否正常工作?其次,在此条件下井壁岩石容易破碎,造成井壁垮塌、卡钻等井下事故。最后,从地表打至数千米深处,井斜度不能超过18度,由于无法有效地探知井斜的发生,这成为制约科学钻探的世界级难题。

所以,表面上看是打一口井,实际上却是在考验一个国家的经济实力、基础工业实力和整个科技的发展水平。

近半个多世纪以来,科学钻探一次又一次带给人们问号与惊叹,一次又一次推动地球科学取得重大突破,为人类了解地球内部、研究地球变化和勘探各种资源开辟了新的途径。中国在国际科学钻探项目中所获得的高水平的研究成果得到国际相关领域的普遍关注和高度评价。随着中国科技实力的增强,科学家们将继续“深钻”,按照国家目标做更多探索,并引领世界地球科学的发展!

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