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松科二井:向地球深部进发的里程碑

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  来源:科技日报     发布日期:2019-07-19
核心提示:松科二井工程首席科学家王成善院士介绍道,工程攻克了超高温钻探和大口径取心等关键技术难题,取得地质科技四项重大突破与进展,创造了311毫米大口径连续取心最长、3种不同口径单回次取心最长4项世界纪录
      壮丽70年 奋斗新时代

      “这是我国最深的大陆科学钻探井松科二井的岩心样品,它是来自7000米地下的岩石,比黄金还宝贵。”在今年的第50个世界“地球日”科普活动中,自然资源部中国地质调查局专业技术人员向前来参观的同学们介绍道。

      确切地说,这是来自地下7018米的岩石。

      这里的岩石之所以“比黄金还宝贵”,不仅因为它具有极其重要的科研价值,更因为松科二井是我国深部探测技术的里程碑。它是国际大陆科学钻探计划(以下简称ICDP)实施22年来的最深钻井,也是全球首个钻穿白垩纪陆相地层的科学钻探井。

      2014年4月13日开钻,2018年3月18日完钻、5月26日完井,10月份完成野外验收,历时4年多,由自然资源部中国地质调查局组织实施的松科二井最终井深为7018米,获取了415万组24T(1T相当于1000G)的深部实验数据,超额完成预定目标,实现了理论、技术、工程、装备的重大突破,形成了具有自主知识产权的科学钻探技术和方法体系,提升了我国地球深部探测的能力和影响力。

      松科二井工程首席科学家王成善院士介绍道,工程攻克了超高温钻探和大口径取心等关键技术难题,取得地质科技四项重大突破与进展,创造了311毫米大口径连续取心最长、3种不同口径单回次取心最长4项世界纪录,在世界上首次研发并成功应用大口径一次取心成井等技术,将钻进速度提高了2倍,成功研发了抗高温钻探技术,创造了国内最高温度(241℃)条件下钻进的新纪录。

      工程实施过程中,我国自主研发的万米钻机在松科二井中成功应用。万米钻机突破了4项关键技术,部分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。在松科二井工程中万米钻机经受住考验,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。

      此外,松科二井发现了松辽盆地深部页岩气和地热能两种清洁低碳能源具有良好的勘探开发前景;首次在全球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,首次重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化的历史,发现了大规模火山爆发排放二氧化碳引发陆相气候剧烈波动的重要信息。

      “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,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。”王成善说,搞清楚白垩纪,对研究未来地球演化——可能会进入这种“三高”时期具有重要借鉴意义。

      松科二井还建立了松辽盆地陆相地层标准剖面——“金柱子”,构建了盆地早期基底双向汇聚、后期伸展反转的陆内盆地演化新机制,提出了多期海侵事件造成盆地有机质更加富集的新认识。

      “对于ICDP、中国甚至是全世界来说,松辽盆地大陆深部科学钻探工程(松科二井)在科学上、技术上和国际合作上都是一个‘灯塔’式的项目。”ICDP运行支持部主任乌尔里克·哈姆斯高度评价道。

      自然资源部中国地质调查局有关人员此前表示,对松科二井现有成果进行全面、系统、深入、充分的总结和提升,加快成果的转化应用,是公益性地质调查的重要使命,也是松科二井转入后续科研阶段的重要方向。

    深部钻探是21世纪最前沿的科技领域之一。据悉,自然资源部中国地质调查局计划在松科二井基地建立长期地下观测站和深部地下实验室,要进一步对地球深部能源资源开展调查研究,还要在地球系统科学理论的发展和地球深部探测技术的总结提高方面发挥作用,为我国15000米国产超深钻探装备系列研发和超万米大陆科学钻探工程钻探研究提供依据。

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