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萬米鉆機正式誕生,8月在大慶油田首次練兵
作者:石家莊中銳鉆探設備有限公司  發布時間:2013-05-09 07:50:27  點擊次數:5631


  以吉林大學為主體的研究人員負責進行“深部大陸科學鉆探裝備研制”的研發工作,在萬米大陸科學鉆探裝備集成和關鍵技術上取得了重大突破,我國首臺萬米大陸科學鉆探裝備———“地殼一號”萬米鉆機正式誕生。
  人類探索宇宙奧秘的腳步從未停歇,“上天、入地、下!笔21世紀人類挑戰自然的三大壯舉。多年來,我國征服太空和深海的計劃逐步得以實施,但挺進地心的深部探測工程計劃卻始終舉步維艱。如今,這項計劃取得了突破性進展,以吉林大學為主體的研究人員負責進行“深部大陸科學鉆探裝備研制”的研發工作,在萬米大陸科學鉆探裝備集成和關鍵技術上取得了重大突破,我國首臺萬米大陸科學鉆探裝備———“地殼一號”萬米鉆機正式誕生,預計在今年6月抵達黑龍江大慶的“松科2井”井場,于8月開始首次“練兵”。萬米之下的地球是什么樣子?如何深入其中?昨日,吉林大學“地殼一號”萬米鉆機項目的相關負責人揭秘玄機。

  鉆探難度:10~20米就提鉆一次
  萬米鉆機課題負責人、吉林大學建設工程學院院長孫友宏說,吉林大學承擔鉆深能力達1萬米的大陸科學鉆探裝備研發。2009年申請立項,2010年進行前期準備及方案設計工作,2011年12月20日,“地殼一號”萬米大陸科學鉆探鉆機主體在四川誕生,并順利通過驗收,這是國內最大的大陸科學鉆探鉆機! 拔覈m然已經有了1.2萬米的石油鉆機,但是石油鉆井與科學鉆探井并不相同!奔执髮W“地殼一號”萬米鉆機項目的研究人員高科博士解釋,石油鉆井正常起下鉆的目的是為了換鉆頭,如果鉆頭的壽命是1000米,那么1000米只提一次鉆就可以了。而科學鉆探井卻是為了提取完整的地層巖芯,需要每鉆進10~20米就提鉆一次,將地球深部的巖石帶到地表供地質學家研究,要求鉆機具有極高的自動化和智能化水平。

  鉆探目的:發掘歷史預測氣候變化
  孫友宏介紹,2005年,我國在江蘇省東?h完成井深5158米的科學鉆探計劃,邁出了我國“入地”工程的第一步。這次項目選擇在黑龍江省的大慶油田,因為大慶是目前地球白堊系保存最完整的地區。
  資料顯示,白堊紀位于侏羅紀和古近紀之間,約1億4550萬年前至6550萬年前,是距今最近、地質記錄也保存得最為完整的溫室氣候時期。早在2007年,我國曾成功鉆探“松科1井”,獲取長達2485.89米長的巖芯,這次的“松科2井”將與已經完成的“松科1井”一起,構成全球首個近乎完整的白堊系陸相沉積記錄,以獲得白堊紀時期亞洲東部高分辨率氣候環境變化記錄,為預測未來全球時間尺度氣候變化趨勢提供科學依據。另外,在白堊紀時期出現大規模的油氣富集。這次鉆探,也想看看大慶油田的地下深處,是否還有另一片豐富的油田。

  未來計劃:深入地下1.3萬米
  高科說,之前我國都是通過物探、地震、航磁探測等手段來探測地下的物質,這些方式所獲得的信息是看不見、摸不到的,無法進行更深一步的研究!爸挥型ㄟ^科學鉆探,才能將地下一萬米的物質取上來,公布于眾!辈粌H如此,還能帶來一系列相關技術的發展,可以了解地下的資源狀況、板塊構造以及過去的氣候變化情況。
  “深部大陸科學鉆探裝備是打開地球奧秘之門的鑰匙,大陸科學鉆探井是深入地下的望遠鏡!睂O友宏說,“可以說,深部大陸科學鉆探裝備的水平,是反映一個國家科技發達的程度!薄 斑@次是‘地殼一號’的首次行動,任務是打到6200米,主要是以練兵為主!睂O友宏說,他們會同時尋找其他的合適井位,下一步鉆到8000~9000米,“與此同時,我們即將研發1.5萬米的裝備,目標是打出1.3萬米深的井!
  地下溫度根據以往的經驗,這次工程所面臨的最大挑戰,是地下的極度高溫!八蛇|盆地處于一個高地溫場,深度每增加100米,溫度就會上升3.9℃!睂O友宏說,前蘇聯的科拉超深鉆,在1.2萬米深度,地溫也僅在220℃左右!斑@次工程所遇到的最高溫度,將超過260℃!

  “入地”歷史
  前蘇聯于上世紀80年代完成的科拉半島超深鉆,深度達12262米,是目前世界上的第一深井。上世紀90年代,德國向這一紀錄發起挑戰,發起KTB超深鉆工程,但是由于工程耗資巨大、技術難度高,在地下9101米處止步,深度目前排名世界第二。
  “地殼一號”名義鉆深可達1萬米,最大鉤載可達700噸,總功率4610KW。整套鉆機裝備高60米、重1500噸、占地約1萬平方米。高科介紹,預計在下個月,將其分解后,以海運和陸運兩種方式將它從四川運往大慶,“大概有20個超限部件需要海運,其他部件由70到80輛拖掛式卡車運送!痹O備運抵大慶油田,并組裝、調試完畢后,將于8月正式開鉆。

  高智能
  自主研發的關鍵技術及裝備,是“地殼一號”萬米鉆機的核心。在司鉆房內,通過布控到鉆機各個重要部位的監視器,控制觸摸屏幕上的各種控制按鈕,完成萬米鉆桿從地面到平臺上的運輸、擰卸、排列,起下鉆和正常鉆進等全部工序!薄懊刂啤蹦酀{由于深部地應力的作用,再加上地層的不穩定性,井壁會變得容易剝落。因此,需要采用泥漿來進行井內精準壓力控制!200℃以下時,使用的是水基泥漿!备呖仆嘎,井下溫度達到200℃以上時,就要使用油機泥漿,“主要采用耐高溫的硅油,耐溫性可以達到260℃,這是非常難的!
  仿生鉆頭鉆頭在鉆井中起到“火車頭”的作用,項目組科研人員通過對土壤動物的研究,從俗稱屎殼郎的蜣螂身上找到了靈感!膀掾朐趧游锛S便里穿行自如,卻能做到身體表面不沾!备呖普f,“另外,蜣螂在地下挖洞,可以達到兩米之深!笨蒲腥藛T通過對蜣螂的長期觀察,發現它的頭上有一個“推土鏟”。同時,蜣螂的腹部有很多凹坑。高科說,他們在做鉆頭的時候,將蜣螂的這些優點全部應用到其中。

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