“地壳一号”将深入大庆地下六千米探测石油资源

十月的大庆已经进入了冬季，但西南城镇广汉却是在秋季。

50辆运输车辆和8辆后勤车辆，这两个城市由这支特殊车队连接起来。中国自主研发的“地壳1号”万米大陆科学钻机从四川广汉出发，前往白雪皑皑的东北方。

强大的车队运载着中国第一次万米钻井的126个部件。

抵达大庆

2012年11月20日，高165米、重1500多吨、占地10000多平方米的地壳在松辽盆地成功架设，比预期提前10多天完成主体安装。

2014年，“地壳1号”将钻穿下白垩统盆地，深入地下6600米，完成其首个科学使命——获取大陆沉积记录，研究古代温室中的气候变化。与此同时，它可能继续深入地下，旨在勘探大庆的深层石油资源。

也许在大庆之下还有另一个“大庆”？

根据最新的勘探剖面数据，这是中国探测项目首席科学家董树文的预期。2008年，在财政部和科技部的支持下，中测成功启动了由国土资源部管理、中国地质科学院牵头的项目。今年已经是第五年了。开始时确定的核心任务----解决"地壳勘探项目"的关键技术难题，开发深部勘探的关键仪器和设备，整合深部勘探技术和方法，并做好关键技术准备----现已逐步实现。

“地壳1号”是该专项自主研发的关键仪器设备之一。

在地壳1号诞生之前，中国科学家进行的科学钻探的深度从未超过5500米，正是因为设备的限制。这正是中国地质大学国家“973”项目负责人王成山不知所措的原因。项目组与国际大陆钻探计划(ICDP)合作，对大庆白垩纪古气候变化进行科学采样。需要钻一口6600米深的科学钻井，但是它是从哪里来的呢？

随着10000米钻井平台的诞生，董树文也在犹豫在哪里进行第一次具有历史意义的钻探。这时，大庆跳进了项目组的眼睛。

当我们需要一个地方的时候，我们需要钻孔。碰巧，双方相遇并合得来。因此，在中国地质调查局的支持下，松辽盆地的宋克2井成为了万米钻机的第一个“战场”。

也许明年地壳1号探测6000米深后，王成山将能够获得研究所需的样本。然而，中国探针公司显然对这一深度不满意。他们需要继续到达8000米，才能得到他们想要的。

中国探针正在寻找什么？董树文说:“地壳1号可能会钻到大庆深处，探索大庆盆地下更深的盆地。”也许这是吸引中国探测选择“地壳1号”作为大庆第一次钻探的最大吸引力。

数千英里的运输

2013年10月21日上午，笼罩在安达津子2井多日的雾霾逐渐散去，地壳1号成功抵达的欢迎仪式准时开始。

第一天晚上8点，最后一辆卡车缓缓驶进了安达津子2号井，58辆卡车终于再次聚集在一起。

在此之前，吉林大学建筑与工程学院院长孙友红终于松了一口气。当他回忆起数千英里的运输时，他的心仍然会不时地绷紧。

10月15日深夜，秦岭笼罩在细雨中，“地壳一号”护航编队正在撤离。秦岭服务区到陕西省户县的距离只有30公里，但海拔已从1500米急剧下降到400多米。手推车在陡峭的下坡路段行驶，其热值太高。

"一些轮胎已经开始放气，情况非常紧急。"万米钻机项目办公室主任高科回忆道。

3456公里，6天。四川广汉运输到达大庆后，所有参与运输的人员都被解除了职务。

出人意料的是，一场突如其来的寒流使新建成的“地壳1号”陷入危机。

"大型机械和精密仪器不抗冻."孙友红说道。当然，这并非没有准备。我们选择了这个季节进行安装，我们也希望借此机会测试一下地壳1号能否在严寒地区工作。接下来，孙友红将带领团队为怪物添加一个温暖的外层，调试工作预计在明年春天开始。

你自己的乐器

位置选定后，下一个需要解决的难题是如何使“地壳1号”成功穿透松辽盆地。对于像10000米钻机这样的巨大物体来说，在地面上和地下遇到的困难是前所未有的。

在研发过程中，“钻具”系统问题一度是科研团队遇到的最大障碍。该系统包括钻杆、钻头、钻台和钻孔中的其他工具。

传统的钢钻杆自重较大，数万米钢钻杆重达数百吨，而钢材料的抗拉强度不足以支撑数万米钻杆的自重。研发团队在调研俄罗斯铝合金钻杆技术的基础上，自主研发了一次性变截面钻杆加工技术，解决了井底高温环境下钻杆保持足够强度、刚度和耐磨性的问题。

与地面设备相比，地下问题更加困难。

松辽盆地地热梯度高。一般来说，每勘探100米，温度就会上升3℃。然而，大庆油田地下温度更高，几乎每隔100米就升高4℃。因此，井底温度达到6600米可能达到270℃。

当时，前苏联钻了12公里深，选定的地下温度地址更合适。即使它到达地下12公里，温度也不会超过300℃。显然，在这一点上，大庆的地质条件更加复杂。

这种高温条件对泥浆充填和钻头的耐高温性提出了极高的要求。中国探针集团第九项目组完美诠释了“危机也是机遇”的理念，积极开发符合耐高温要求的泥浆和钻头。

自动化设备是确保地壳1号顺利运行的又一利器。为了确保获得的岩心的完整性，必须每隔3~9米提起钻具取出岩心。如果深度达到10，000米，将需要48小时拉动钻具一次。显然，使用人力是不明智的。这里应用大功率自动化系统。"德国的深层探索是用自动化设备取胜."孙友红说道。

中国自己的自动化设备是由“地壳1号”研究小组在两年多的时间里开发出来的。包括全液压顶驱装置、全自动摆动排管装置和高精度自动钻孔送料装置，被称为“外壳1”的三大创新点。

现在和未来

目前，万米钻机项目副总设计师王青岩带领科研团队留在四川红花集团，负责成套自动化设备的开发。预计2014年5月至6月，自主研发的万米钻井自动动力系统将输送至宋克2井与地壳1井对接。

孙友红告诉科学新闻，一旦设备成功应用，操作人员可以通过触摸按钮和操作室的监控来控制这一巨大的10000米钻井设备。

明年，中国探针项目团队将重点关注大庆油田。这个庞然大物能否成功完成在地球深处采集样本的任务，决定了*科学钻探设备的“高度”。

今天，地壳1号的10，000米钻井设备已经申请了30多项专利。在可预见的未来，这些自主开发的专利自动化技术也可以展示它们在石油钻井和海上钻井方面的“神奇力量”。专家称，这些智能钻机也被称为“面向未来的钻机”

大庆油田只是开始。对于孙友红来说，他计划将这个巨大的钻机带到南极，测试它在极端天气条件下的工作能力。然而，对董树文来说，一万米是不够的。他希望有一天能躺在15000米的地方，听听地球中心讲述的故事。(下面原标题“大庆”和“大庆”？“望远镜”在10000米以下)

科学新闻(2013年第12期科学新闻封面)

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