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我国深部钻探技术破四项世界纪录

发布时间:2018-06-05  来源:江苏省地质矿产勘查局
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     “我宣布,松科二井胜利完井!”5月26日,在大陆科学钻探工程(松科二井)完井暨学术研讨现场会上,中国地质调查局副局长、松科二井工程领导小组组长李金发宣布:松辽盆地大陆深部科学钻探工程即松科二井超额完成预定目标,胜利完井。

  至此,历时4年多时间,松科二井胜利完井,完钻井深7018米,这也成为亚洲国家实施的最深大陆科学钻井和国际大陆科学钻探计划(ICDP)成立22年来实施的最深钻井,同时也是全球首个钻穿白垩系陆相地层的科学钻探井。这也标志着我国在“向地球深部进军”的道路上又迈出了坚实的一步。

  松科二井是在党中央、国务院的坚强领导下,自然资源部在财政部、国家发改委、科学技术部、教育部的大力支持下,积极落实习近平总书记关于“向地球深部进军”的要求,在黑龙江省安达市实施的大陆深部科学钻探工程。在钻井过程中攻克了超高温钻探和大口径取心等地球深部探测重大技术难题,获取了415万组24TB的深部实验数据,超额完成了预定目标,实现了理论、技术、工程、装备的重大突破,显著提升了我国在地球深部探测领域的科技创新能力和国际影响力。

  李廷栋等院士专家对松科二井成果给予高度评价,认为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。外国专家学者也对松科二井成果高度认可。国际大陆科学钻探计划发来的贺信中表示,松科二井深度史无前例,该项目不仅对中国大陆科学钻探,而且对大陆科学钻探工作具有“引领”作用,在科学上、技术上和国际合作上都是“灯塔性”样板工程。

  入地难,难于上青天

  地球深部蕴藏着无尽的科学之谜,是维系万物生存的物质根本、能量基础。由于坚硬的岩石、高温高压的极端环境,人类对地球深部的认知远未达到对太空的认知程度。

  习总书记在全国科技创新大会上指出,向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题,为科技强国建设指明了方向,鞭策着新时代的奋斗者向“无人区”挺进。

  科学钻探是获取地球深部物质和了解地球内部信息最直接和最可靠的方法,被誉为人类的“入地望远镜”和地球内部物质的“采样器”。

  中国科学院院士侯增谦在接受记者采访时表示,“松科二井在基础地质研究的成果,对我们了解地球深部的物质、结构、组成、动力学过程,最后了解整个地球系统,具有重要意义。”

  松科二井创建了完整的松辽盆地陆相地层标准剖面——“金柱子”,为开展区域性和全球地层对比研究提供了重要的陆相“标尺”,并且揭示了松辽盆地深部地质构造特征,发现了古大洋板块俯冲、聚合的深部证据,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,为松辽盆地成因再认识及深层油气勘探提供了理论指导。除此之外,松科二井的成果丰富了白垩纪陆相生油理论。白垩纪一直是油气资源调查的重要靶区,松科二井首次发现了松辽盆地多次、短期海侵事件的新证据,提出了白垩纪海侵事件是有机质富集和烃源岩形成的重要因素之一的新认识,对松辽盆地深部油气勘探具有重要的指导意义。

  看高峰,高峰就在这里

  当中国特色社会主义进入新时代,中国人民的创造精神正在前所未有地迸发出来。如何跑出创新“加速度”,攀登发展新高峰,成为摆在新时代奋斗者面前的新课题。

  21世纪,人类面临生存发展新的考验,面临资源匮乏、环境恶化、灾害频发的巨大挑战,必须向深部进军,这已经成为全球科学家的共识。

  看高峰,高峰就在这里!

  向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题,地球深部探测是探索地球奥秘、解决深部资源环境重大问题的重要手段。在夜以继日的拼搏中,中国地质工作者终于实现了深部探测钻探技术的跨代发展!

  松科二井创造了深部钻探技术四项世界纪录和两项重大突破。

  松科二井团队创造了311毫米大口径连续取心最长(1650米)、三种不同口径(311毫米、216毫米、152毫米)单回次取心最长(30米、41米、33米)的世界纪录,大幅提高了施工效率和岩心采取率,缩短了施工周期,降低了成本,确保了全球最完整最连续的白垩纪陆相地层记录的获取和科学目标的实现。

  在世界上首次研发并成功应用大口径一次取心成井和中空井底动力绳索取心等技术,将钻进速度提高了2倍。

  松科二井成功研发抗高温的水基钻井液、固井等系列技术,创造了国内最高温度(241℃)条件下钻进的新纪录,为解决超万米深部钻探面临的超高温难题做好了技术储备。

  松科二井取得了深部钻探连续取心、超高温钻探、井壁维护等关键技术的突破性进展,实现了深部钻探技术和万米级大陆科学钻探装备的国产化与实用化,超深井大口径取心、超高温钻井技术等达到国际领先,显著提升了我国地球深部探测能力和国际影响力,为“向地球深部进军”提供了关键技术和装备保障,为抢占深部钻探技术国际制高点奠定了坚实的基础。

  松科二井成果正如国务院参事、原国土资源部总工程师张洪涛评价的,“松科二井的成果振奋人心,具有跨时代的意义!”

  论古今,探寻气候演变规律

  距今1.45亿~0.65亿年的白垩纪是地球45亿年演化历史中,距离人类最近的典型温室气候时期,松辽盆地是研究白垩纪温室气候和未来全球气候变暖的天然实验室,这也是当初松科二井选址的初衷之一。

  松科二井在白垩纪陆相古气候研究领域的重要原创性成果,被很多专家评价为“项目最亮点的成绩之一”。

  松科二井获得了白垩纪陆地古气候演变规律的三项重要证据:首次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,建立了白垩纪重要地质历史档案,为研究白垩纪古气候演变提供了重要的科学依据;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了新证据;发现了白垩纪气候波动重大事件,捕捉到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,证实了气候快速变化是导致恐龙灭绝的诱发因素。

  过去这个研究领域在世界范围内一直处于空白区,松科二井获得了白垩纪陆地古气候演变规律的三项重要证据,使我国在该研究领域实现了从“跟跑者”转变为“引领者”,显著提升了我国在国际地质历史古气候研究领域的学术影响力。更为重要的是,对古气候演变规律的探寻,对研究和预测未来全球气候变化意义重大。

  深勘探,保障国家能源安全

  寻找深部能源是保障我国能源安全的重大战略任务,地球深部开发对生态环境的扰动比地表更小,更符合生态文明建设要求。国家能源需求发生变化,对国内能源企业持续发展也提出了新的要求。加快松辽盆地深部能源勘查,发现新的接替能源对实现大庆油田百年持续稳定开发日显迫切。

  松科二井在钻探过程中,发现了松辽盆地深部两种清洁能源具有良好的勘探开发前景。在松辽盆地深部凹陷带沙河子组和火石岭组(3350米以深)地层中发现页岩气气测异常43层,累计厚度102米,甲烷占全烃组分平均含量的86%,证实了松辽盆地深部存在有利的页岩气层系,为实现深部能源勘查向页岩气勘查拓展提供了重要依据。此外还发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层。在井深4400米~7018米发现温度150℃~240℃高温干热岩体和2层含高放射性元素异常地层,热流值为84毫瓦/平方米,展示了松辽盆地具有良好的地热能开发应用潜力。

  传统对大庆地区页岩气的认知在1000米左右,而松科二井揭示了松辽盆地深部地热能、页岩气等清洁能源的良好潜力,为深部能源勘探提供了新方向,对保障国家能源安全、建设“百年大庆”和实施“振兴东北老工业基地”战略具有重要意义。

  谈启示,制度保障创新引领

  松科二井工程历时4年多攻坚克难,组织百余家单位600多名科技人员,超额完成了既定的目标任务,彰显了社会主义制度集中力量办大事的优越性。项目以创新引领为核心,以破解深部钻探技术和探索松辽盆地深部资源环境重大地质问题为目标导向,在工程科研目标设定、科学选址、精心设计施工方案的基础上,坚持自主创新,打破固有思维和传统技术束缚,创新的大口径同径取心技术体系与装备解决了取心长度和工程进度无法兼顾的世界难题,提高了钻探效率和取心率。研发的抗高温钻井液体系和固井技术解决了超高温无法施工等难题,保障了工程的成功实施。获得的最完整白垩纪陆相古气候地质记录和古气候变化规律新认识,引领了全球白垩纪陆相古气候研究和发展方向。

    松科二井成功完井的科学贡献将载入我国深地科学发展的史册,也创造了大陆科学钻探工程的新纪录,提振了科学界探索地球深部奥秘的自信和雄心壮志。相信将有更多的地质工作者投身地球深部探测事业,实现透视地球、深探资源、拓展空间、绿色利用的科学目标,造福小康社会,建设美丽中国,为国家经济社会绿色可持续发展做出更大的贡献。
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