繼“神舟”上天、“蛟龍”下海之后，中國科學家在地球深部的探索又迎來歷史性突破！

2日，吉林大學主要承擔研發(fā)的“地殼一號”萬米鉆機正式宣布完成“首秀”：完鉆井深7018米，創(chuàng)造了亞洲國家大陸科學鉆井新紀錄，標志著我國成為繼俄羅斯和德國之后，世界上第三個擁有實施萬米大陸鉆探計劃專用裝備和相關技術的國家。

十年磨一“鉆”！

“向地球深部進軍”

科學鉆探是獲取地球深部物質、了解地球內部信息最直接、有效、可靠的方法，是地球科學發(fā)展不可缺少的重要支撐，也是解決人類社會發(fā)展面臨的資源、能源、環(huán)境等重大問題不可缺少的重要技術手段。

20世紀70年代以來，很多發(fā)達國家陸續(xù)實施了多項科學鉆探計劃。具有代表性的有蘇聯(lián)科拉半島12262米超深鉆，是目前世界上最深井；德國KTB超深鉆，9101米，排名第二。

1996年2月，德國、美國和中國作為第一批成員，發(fā)起了國際大陸科學鉆探計劃。目前，我國已成功申請到“大別—蘇魯”大陸超深鉆、中國環(huán)境科學鉆探青海湖工程、科鉆一井和二井工程等多項ICDP項目，在大陸科學鉆探領域取得令人矚目的成績。

工欲善其事，必先利其器。此前，我國地球物理的儀器主要依賴進口，但國外高精度的儀器對我國是封鎖的。

“如果說我們是‘小米加步槍’的部隊，人家就是有導彈的部隊。”我國著名戰(zhàn)略科學家、國家“”特聘專家、吉林大學交叉學部學部長黃大年教授生前接受采訪時說。他深知，這是國家發(fā)展無法回避與繞開的話題，必須突破發(fā)達國家的裝備與技術封鎖。

參與“深部探測技術與實驗研究專項”是黃大年回國后的第一項重要任務——擔任專項第9項目“深部探測關鍵儀器裝備研制與實驗項目”負責人。

該項目第五課題——“深部大陸科學鉆探裝備研制”，由吉林大學作為主要承擔單位進行研發(fā)，以滿足我國地球深部探測任務中對超深鉆探用高端裝備的需求。

攻堅克難！

中國科學家突破高溫、“取心”等技術難題

在我國東北部，松遼盆地靜臥在大小興安嶺和長白山脈的懷抱中。2006年8月18日，在松遼盆地北部中央坳陷區(qū)開鉆的中國白堊紀大陸科學鉆探工程（松科一井）分兩孔進行。

2007年10月20日，松科一井順利完鉆，總取心進尺為2577米，心長共計2485米，為白堊紀地球表層系統(tǒng)重大地質事件與溫室氣候變化的后續(xù)研究奠定了堅實基礎。

松科二井于2014年開鉆，目標是打穿松遼盆地白堊系，探索松遼盆地深部能源潛力，建立松遼盆地深部地層結構，尋求白堊紀氣候變化地質證據，研發(fā)深部探測技術。

“地殼一號”萬米鉆機成為完成松科二井項目的不二選擇?！啊貧ひ惶枴浭茏×丝简灒@機無故障率達97.5%，最高日進尺286米，充分體現出我國自主研發(fā)鉆機的能力?！彼煽贫こ炭傃b備師、“地殼一號”萬米鉆機研發(fā)負責人、吉林大學副校長孫友宏說，“地殼一號”突破了四項關鍵技術，一些技術甚至達到國際領先水平，使得我國鉆探裝備研發(fā)水平成功躋身國際第一梯隊。

如何保障鉆頭在持續(xù)超高溫下不“中暑罷工”，是科學家們面臨的重要問題。松科二井工程總指揮、中國地質科學院勘探技術研究所所長張金昌介紹，鉆井越深，溫度越高，鉆井液的技術難度越大。松科二井每往下鉆進100米，地下溫度會升高3至4℃，鉆到孔底的時候溫度已超過240℃。通過反復研究和實驗，團隊研發(fā)出新型鉆井液配方，經受住了井底高溫的考驗，刷新了我國鉆井液應用的最高溫度紀錄。

“鉆地”成功后科學家們又面臨“取心”的挑戰(zhàn)。在一個極不均勻和復雜的球體上“動刀”，在保證鉆的井眼不能坍塌和崩裂的同時，還要完整無缺地取出深部巖心，難度極大。

松科二井采用國內首創(chuàng)的大直徑同徑取心鉆探工具，使用鉆探工具直接鉆進一個大井眼，并一次性鉆進至設計井眼直徑，攻克了大直徑取心鉆頭破碎巖石和粗大巖心抓取、攜帶出井等關鍵技術難關。

如此一來，既省去了傳統(tǒng)的“小徑取心，大徑擴孔”過程中的諸多工序，避免了“從小井眼到大井眼”鉆進過程中的很多風險，也節(jié)約了大量物資，同時，獲取的巖心樣品實物量也比設計量多了5倍。

入地7018米！