入地7018米 [快讯]

超级钻机“地壳一号”新华社记者许畅摄２日，吉林大学主要承担研发的“地壳一号”万米钻机正式宣布完成“首秀”：完钻井深７０１８米，创造了亚洲国家大陆科学钻井新纪录，标志着我国成为继俄罗斯和德国之后，世界上第三个拥有实施万米大...

超级钻机“地壳一号”新华社记者许畅摄

２日，吉林大学主要承担研发的“地壳一号”万米钻机正式宣布完成“首秀”：完钻井深７０１８米，创造了亚洲国家大陆科学钻井新纪录，标志着我国成为继俄罗斯和德国之后，世界上第三个拥有实施万米大陆钻探计划专用装备和相关技术的国家。

７０１８米深的松科二井，属于我国实施的松辽盆地白垩系国际大陆科学钻探工程，是国际大陆科学钻探计划（ＩＣＤＰ）实施２２年以来最深钻井，也是全球首个钻穿白垩纪陆相地层的科学钻探井。

这是中国入地工程的一项标志性成就，将为我国地球深部探测提供关键技术和装备，拓展松辽盆地深部页岩气、地热能等清洁能源勘查开发的新空间，引领全球白垩纪陆相古气候研究，显著提升我国在地质历史古气候研究领域的国际影响力。

十年磨一“钻”！“向地球深部进军”

科学钻探是获取地球深部物质、了解地球内部信息最直接、有效、可靠的方法，是地球科学发展不可缺少的重要支撑，也是解决人类社会发展面临的资源、能源、环境等重大问题不可缺少的重要技术手段。

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１２２６２米超深钻，是目前世界上最深井；德国ＫＴＢ超深钻，９１０１米，排名第二。

１９９６年２月，德国、美国和中国作为第一批成员，发起了国际大陆科学钻探计划。目前，我国已成功申请到“大别—苏鲁”大陆超深钻、中国环境科学钻探青海湖工程、科钻一井和二井工程等多项ＩＣＤＰ项目，在大陆科学钻探领域取得令人瞩目的成绩。

工欲善其事，必先利其器。此前，我国地球物理的仪器主要依赖进口，但国外高精度的仪器对我国是封锁的。

“如果说我们是‘小米加步枪’的部队，人家就是有导弹的部队。”我国著名战略科学家、国家“千人计划”特聘专家、吉林大学交叉学部学部长黄大年教授生前接受采访时说。他深知，这是国家发展无法回避与绕开的话题，必须突破发达国家的装备与技术封锁。

参与“深部探测技术与实验研究专项”是黄大年回国后的第一项重要任务——担任专项第９项目“深部探测关键仪器装备研制与实验项目”负责人。

该项目第五课题——“深部大陆科学钻探装备研制”，由吉林大学作为主要承担单位进行研发，以满足我国地球深部探测任务中对超深钻探用高端装备的需求。

经过四年多的技术攻关，２０１３年吉林大学成功研发了我国首台万米大陆科学钻探专用装备“地壳一号”万米钻机，填补了我国在深部大陆科学钻探装备领域空白，大大提高了我国超深井科学钻探装备的技术水平。

攻坚克难！中国科学家突破高温、“取心”等技术难题

在我国东北部，松辽盆地静卧在大小兴安岭和长白山脉的怀抱中。２００６年８月１８日，在松辽盆地北部中央坳陷区开钻的中国白垩纪大陆科学钻探工程（松科一井）分两孔进行。２００７年１０月２０日，松科一井顺利完钻，总取心进尺为２５７７米，心长共计２４８５米，为白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化的后续研究奠定了坚实基础。

松科二井于２０１４年开钻，目标是打穿松辽盆地白垩系，探索松辽盆地深部能源潜力，建立松辽盆地深部地层结构，寻求白垩纪气候变化地质证据，研发深部探测技术。

“地壳一号”万米钻机成为完成松科二井项目的不二选择。“‘地壳一号’经受住了考验，钻机无故障率达９７．５％，最高日进尺２８６米，充分体现出我国自主研发钻机的能力。”松科二井工程总装备师、“地壳一号”万米钻机研发负责人、吉林大学副校长孙友宏说，“地壳一号”突破了四项关键技术，一些技术甚至达到国际领先水平，使得我国钻探装备研发水平成功跻身国际第一梯队。

如何保障钻头在持续超高温下不“中暑罢工”，是科学家们面临的重要问题。松科二井工程总指挥、中国地质科学院勘探技术研究所所长张金昌介绍，钻井越深，温度越高，钻井液的技术难度越大。松科二井每往下钻进１００米，地下温度会升高３至４℃，钻到孔底的时候温度已超过２４０℃。通过反复研究和实验，团队研发出新型钻井液配方，经受住了井底高温的考验，刷新了我国钻井液应用的最高温度纪录。

“钻地”成功后科学家们又面临“取心”的挑战。在一个极不均匀和复杂的球体上“动刀”，在保证钻的井眼不能坍塌和崩裂的同时，还要完整无缺地取出深部岩心，难度极大。

松科二井采用国内首创的大直径同径取心钻探工具，使用钻探工具直接钻进一个大井眼，并一次性钻进至设计井眼直径，攻克了大直径取心钻头破碎岩石和粗大岩心抓取、携带出井等关键技术难关。

如此一来，既省去了传统的“小径取心，大径扩孔”过程中的诸多工序，避免了“从小井眼到大井眼”钻进过程中的很多风险，也节约了大量物资，同时，获取的岩心样品实物量也比设计量多了５倍。

入地７０１８米！开启中国“地学”新起点

在５月２１日进行的松科二井成果鉴定会上，李廷栋、康玉柱、武强、侯增谦、杨经绥等院士及有关专家一致认为，该成果实现了理论、技术、工程、装备的重大突破，对拓展我国深部能源勘查开发新空间、引领白垩纪古气候研究和服务“百年大庆”建设具有重要意义。成果总体达到国际先进水平，在深部钻探技术和白垩纪陆相古气候研究方面达到国际领先水平。

目前松科二井岩心已经全部采集完毕，这将会在研究白垩纪古气候演变以及未来人类生存环境演化方面发挥关键作用。“之所以研究白垩纪，因为这一时期是离我们最近的温室气候时期，也是高二氧化碳、高海平面和高温的‘三高’时期。搞清楚白垩纪，对于研究未来地球演化——可能会进入这种‘三高’时期具有重要借鉴意义。”松科二井首席科学家、中国科学院院士王成善说。

王成善形容：“松科二井向整个地球科学界提供了一个大舞台——首次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新证据。”

通俗说，通过松科二井这一“时间隧道”，中国地质科学家基本还原了白垩纪的场景。

此外，７０１８米的松科二井还揭示了松辽盆地形成的原因、过程和结果，为支撑大庆油田未来５０年发展，保证我国能源安全提供了重要的数据支撑。

下一步，中国科学家将继续研发１５０００米国产超深钻探装备系列，做好我国超万米大陆科学钻探工程以及大型含油气盆地科学钻探工程的选址和实施工作。

人类的征途不仅仅是星辰和大海，还有探索通向地球深处的隧道，更加贴近地聆听地球母亲的“心跳”。（记者高楠、孟含琪）

延伸阅读中国掌握贪吃蛇钻井找油技术 破美垄断成世界第二

2015年5月6日讯，5月3日清晨5时，中国海油渤海九号钻井平台。经过63小时的连续作业，中国海油旗下中海油服自主研发的旋转导向系统Welleader、随钻测井系统Drilog联袂初演，在成功命中位于地下一两千米的三处油藏靶点后，顺利返回海面。我国就此打破跨国公司在这一当今世界钻井、测井顶尖技术上的垄断，继美国之后成为全球第二个同时拥有这两项技术的国家。

用最短时间，尽量少钻井多打油，对海洋石油意味着什么？

被誉为“可以引导钻头像‘3D版贪吃蛇’一样在地下几千米的坚硬岩石里自由穿行并准确命中油气藏目标”的这两项技术，由中海油服油田技术事业部主导研发。该部总工程师郭云在接受记者采访时介绍，一直以来，油气田开发都像是在做一道时效与成本的“计算题”，即如何在已知地下油气储层位置的情况下，用最小的成本和最快的速度完成钻井服务？换言之，若想开采“物美价廉”的油气资源，就必须用最少的井位完成最大范围的储量开采，并以最少的起钻次数实现最短钻井周期。

用最短时间，尽量少钻井，打出尽量多的油，对海洋石油意味着什么？郭云披露的这样一组数据道出原委——目前的钻井设备日租金，陆上在人民币20万元以内；海上则通常不低于50万美元，而像“海洋石油981”这样的顶级设备，日费更高达百万美元。海上钻井成本普遍高出陆上十几倍，倒逼出海上钻井设备的高可靠性和高效率。

定向钻在地层中任意方向钻进，目标瞄准难动用储层

面对时效与成本的难题，全球范围内的油气公司不约而同地选择了定向钻井技术。

郭云介绍，与传统的直井不同，定向钻是能够在地层中三维任意方向行进的钻井技术。它并非让钻头“直”达目的层，而是要求钻头能够在地层深处按照设计好的斜度钻进，直至命中深达几千米的地下油气藏“靶心”；主要适用于常规油气藏开发殆尽之后，原本难以动用的薄、差储层。

他解释说，普通的定向钻，是传统钻具加上一套“螺杆马达”，即在靠近钻头位置有一弯角，可以根据井眼轨迹调整钻进方向。成本低是这种螺杆钻具的最大优点，因此而在当今的定向钻作业中占近60%。其缺点是钻进斜度大了，工作效率低；而且井眼不够规矩，造成后期完井困难。

高难度定向井作业的“撒手锏”

“海上大斜度、水平井居多，旋转导向系统就派上了用场。”郭云表示，旋转导向系统的优势在于，能够实时控制井下钻进方向，实现类似于“3D版贪吃蛇”的钻具运行轨迹调整，从而一趟钻贯穿目标储层——甚至可以让直径0.2米的钻头在0.7米的薄油层中横向或斜向稳定穿行，实现一趟钻“横向”移动1000米的长距离作业。这种精准制导本身成本高于螺杆钻具，但能降低综合开发成本，最终实现油气田资源开发价值最大化。目前，全球超过40%的定向井采用该系统钻成。

旋转导向系统能够在地下几千米完成作业，离不开随钻测井系统的“导航指路”。郭云形容，随钻测井系统等于为井下设备加装了“千里眼”，能够随时将钻进“沿途”的地质数据反馈至地面，由测井工程师完成即时的信息处理和指令传达。两套系统并肩作战，能够实现全井段定向旋转钻进，实时调整井眼轨迹，并测量井下环境参数；可极大提升作业效率，降低工程风险。是进行超深水、水平井、大位移井等高难度定向井作业的“撒手锏”。

事实上，它也是跨国公司在国际市场呼风唤雨的“撒手锏”：由于研发难度大，多年来这两项技术一直被美国三大油田技术服务公司视为竞争核心，高度垄断。根据全球范围作业量统计，2014年这两项技术至少为相关公司带来约200亿美元收入。

旋转导向系统、随钻测井系统究竟难在哪？

“旋转导向系统、随钻测井系统究竟难在哪，以至跨国公司拥其自重？”

在回答这一问题时，郭云表示，所有钻井仪器设备因其工作环境极度恶劣（高温、高压、大振动等），总体上都比普通设备要求高得多的可靠性。

具体到技术层面，他解释，旋转导向系统的难点在于，需根据地下情况随时实现地面控制，涉及大振动状态下的姿态测量（调整下一步动作的前提）、执行机构的控制精度（靠三套独立液压系统完成）、井下电源提供（泵送钻井泥浆同时推动发电机发电）、地面与井下数据实时传输（没有电缆，靠钻井泥浆循环压力变化获取）等，均属国内空白。随钻测井系统难点在于，“几乎用到所有已知的探测法，并需系统集成”，包括电磁波、声波、核磁共振及通用传感等，以及相关的数据处理。

为此，中海油服在国家863计划支持下，2008年以来，历经艰辛攻关，仅基础检验设施就投资2亿多元，终于突破技术瓶颈，形成了具备自主知识产权的商标、系统技术和装备体系。

此次渤海作业中，两套系统一趟钻完成813米定向井段作业，成功命中1613.8米、2023.28米和2179.33米三处靶点，最大井斜49.8°，最小靶心距2.1米，充分证明两套系统具备了海上作业能力。

（科技日报北京5月5日电）

来源：北晚新视觉网综合   新华社

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