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7018米!穿越時空向地球深部進軍 探訪全球首次鑽穿白堊紀陸相地層的松科二井
2018-06-04 07:00:17 來源:黑龍江日報  作者:程瑤
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極光新聞

  朱永宜(右二)正在井架前與工人們討論完井後續事宜。記者程瑤攝

  黑龍江日報6月4日訊 上天、入地、下海,是人類為拓展生存空間向自然界發起挑戰的三大壯舉。比起上天和下海,入地之旅由於地殼岩石的阻隔而格外艱難。想對地球內部進行探索,最直接、最有效方法是向地球縱深打一口科學鑽探井,通過對岩石圈直接觀測獲得連續的岩石記錄,研究盆地演化、油氣成因、火山噴發、地震災害、氣候演變等與人類社會發展息息相關的資源、災害、環境三大問題。5月26日,在綏化安達市羊草鎮,隨著松遼盆地大陸深部科學鑽探工程即松科二井超額完成預定目標並勝利完井,世界大陸科學鑽探工程的記錄再次被刷新:入地7018米,全球首次鑽穿白堊紀陸相地層,以高於96%的岩心采取率獲得了4135米岩心,我國邁出了『向地球深部進軍』的堅實步伐。

  四年磨礪完成我國最深科學鑽探井

  6月1日,在松科二井井架旁,記者見到了松遼盆地科學鑽探工程指揮部總工程師朱永宜。過去的四年中,他親眼見證了松科二井的每一次突破、每一米深進。作為整個鑽井團隊中最年長的一位,已經64歲的朱永宜說他在有生之年能參與這樣的項目,深感慶幸與自豪。

  建設松科二井意義何在?又為什麼把井址選在安達?朱永宜告訴記者,距今6500萬年至1.45億年的白堊紀是地球上距人類最近的典型溫室氣候時期和油氣資源調查的重要靶區,也是高二氧化碳、高海平面和高溫的三高時期,對於我們未來地球演化有重要的借鑒意義。安達所在的松遼盆地保存著全球最完整最連續的陸相白堊紀地層,也是當今世界最大的典型陸相沈積盆地之一,是探索深部能源資源和尋求白堊紀陸相氣候變化地質證據的絕佳位置。為此,由自然資源部中國地質調查局牽頭,勘探技術研究所、地球深部探測中心聯合中國地質大學(北京)、吉林大學、大慶油田等多家單位承擔和實施的松科二井工程在2014年4月13日正式開鑽。該井設計深度6400米,實際井深7018米,成為亞洲國家實施的最深大陸科學鑽井和國際大陸科學鑽探計劃(ICDP)成立22年來實施的最深鑽井,也是全球首個鑽穿白堊紀陸相地層的科學鑽探井,實現了對白堊紀最完整、最連續陸相地層厘米級高分辨率的精細刻畫,首次重建了白堊紀陸相百萬年至十萬年尺度的氣候演化歷史。

  四項世界紀錄攻克世界深鑽技術難題

  在松科二井的成果展示廳內,記者見到了一組組立下汗馬功勞的鑽杆、鑽頭,這些鑽具由小到大排列在展架上。朱永宜告訴記者,不要小看這些鑽具,因為它們全部是由我國科研人員自主研發,凝結了許多心血和智慧。

  據了解,作為一個極不均勻和復雜的球體,要想在地球內部鑽眼『挖石探秘』並非易事。在超深井向下連續鑽進過程中,既要保證上部井眼完好且不坍塌,也要讓鑽頭『咬碎』的岩渣從井底順利排出,還要保證高速轉動的鑽頭不會因為發熱而提前報廢、取出的深部岩心完好無缺,所有這些問題,不僅是擺在松科二井科研團隊面前一道道必須攻破的關卡,更是對一個國家經濟實力、基礎工業實力和整體科技發展水平的嚴峻考驗。

  朱永宜介紹,在不斷突破與嘗試中,松科二井創造了311毫米口徑單回次取心長度30米、216毫米口徑在井深超4700米單回次取心長度41米、152毫米口徑在超深井段單回次取心長度33米、311毫米超大口徑超千米連續取心(1650米)等四項世界記錄。『311大口徑同徑取芯成井和多口徑超長取芯技術的研發應用使松科二井的工期至少縮短了一年,節省經費幾千萬元。』他還告訴記者,鑽井每往下鑽進100米,溫度會昇高3℃~ 4℃,需要通過鑽井液也就是加入特殊配方的『泥漿』從地面到井眼最底部不停的循環、淨化來傳遞水動力、冷卻並潤滑鑽具,攜帶和懸浮岩屑,維護井眼周圍井壁的穩定。此前我國鑽井液能承受的最高溫度是236℃,但『松科二井』鑽到孔底時溫度已超過240℃,為此我國科學家們又成功研發了新型鑽井液配方和抗高溫鑽探技術,刷新了241℃高溫下鑽進的國內新紀錄。

  此外,松科二井工程還發現了松遼盆地深部頁岩氣和地熱能兩種清潔低碳能源具有良好的勘探開發前景。

  四大平臺助力松科二井完成『恐龍時代的旅行』

  岩心樣品是松科二井工程最重要的『戰利品』,記者在現場了解到,按照要求,無論大小,松科二井岩心每間隔10厘米或20厘米要貼上唯一的『身份證編碼』,包括鑽孔名稱、回次號、岩心段等編號。裝有岩心的盒子兩側還標有盒號和編錄信息。這些數據都會伴隨著岩心一起存入位於實物資料中心的國家實物地質資料庫。通過這些岩心所獲取的各個地層的基本地質信息,將幫助科學家們建立松遼盆地深部地層剖面,尋求白堊紀時期內重大地質事件、烴源岩生成與古環境和古氣候變化的奧秘,就如同完成一場『恐龍時代的旅行』。

  自然資源部中國地質調查局勘探技術研究所孟慶鴻告訴記者,松科二井工程還實現了四大平臺的創新。首先是管理平臺創新,這次鑽探工程由中國地質調查局牽頭,整合各單位優勢力量,並集結中國地質大學、吉林大學等國內16家高校和科研院所,以及大慶油田、四川宏華油服鑽井隊等近百個企業共同推進,前後共有600多人參與。『特別值得一提的是,從2012年踏勘到2018年完井,幾年來我們在各方面得到了黑龍江省、綏化市、安達市各級政府以及國土資源、發改委、電力、林業等各部門的大力支持。得益於井場所在地羊草鎮基層乾部紮實而細致的工作,進場5年來我們沒有與當地老百姓發生過一起糾紛。正是這樣的大合作精神纔有了松科二井工程的順利推進。』

  作為科技創新重大工程,松科二井工程在老中青三代地調科研人員的不懈鑽研下,取得了四項世界紀錄,成為一個出色的科技創新平臺。在人纔建設平臺方面,來自全國各知名高校的數百名地質方向本科生、碩士、博士研究生來到這裡實習,培養了大量的青年人纔。在國際合作平臺方面,松科二井工程作為國際大陸科學鑽探計劃(ICDP)的重要組成部分,取得的科學成果將會與全球共享。接下來,這裡還將建立長期觀測站,組建地球深部實驗室,未來的研究數據也對全球經濟、環境發展有很大意義。

責任編輯:張廣義