最近10多年的时间里,我国完成了许多壮举,例如,自主研发的探测器完成登月和登陆火星,自主研发的万米深潜器抵达马里亚纳海沟底部。现在,我国自主研发的万米特深井自动化钻机正开启新的征程!
目前,我国首个万米深地科探井已在新疆塔里木油田开钻。该井名为“深地塔科1井”。深地塔科1井位于新疆维吾尔自治区塔克拉玛干沙漠腹地,沙雅县境内,设计井深超过10000米,是中国首口万米科学探索井。
据悉,深地塔科1井使用自主研发的全球首台12000米特深井自动化钻机进行作业。目前,一个约20层楼高的钢铁塔架已被架设在流沙之上,稳稳矗立,开启万米钻井之旅。据中石油塔里木油田首席技术专家王春生介绍,该钻机载重提升能力最大可达九百吨,使用了168毫米钻杆,以及能耐220摄氏度超高温的工作液。
说到万米深的钻孔,就不得不提科拉超深钻孔(科拉SG-3井),它是目前世界上垂直深度最深的钻孔之一,位于俄罗斯北部的科拉半岛。它于1970年开始动工,中间陆陆续续,直到1989年结束,科拉超深钻孔的最终垂直深度达到了12262米。该项目旨在了解地球的内部结构,虽然它已经停止了科学研究,但仍然是一个重要的地质学研究对象。
科拉SG-3井是目前全球唯一一口陆上垂深超过万米的井。我国的深地塔科1井,预计钻探垂直深度达11100米,预计钻完井周期457天。“深地塔科1井”钻成之日,它将成为世界上第二口陆地垂直深度超过万米的井,也将创造全球万米深井钻井耗时最短纪录。
6000米到9000米的井为超深井,超过9000米的井为特深井。资料显示,目前中石油已在塔里木盆地地区开发了大约1700多口6000米以上的超深井,占全国超深井数量的80%以上。
而特深井,特别是万米特深井,开钻难度更高,非常具有挑战性。此次,深地塔科1井便是我国在万米特深井领域的开山之作,如果能够按照计划顺利完成目标,这将标志着我国已完全掌握特深井钻井技术。
在地下1万米处,那里的环境要很恶劣,温度高达数百摄氏度,压力也很高。在这种高温高压环境下,打一口井需要攻克井漏、卡钻、地层垮塌等难题,并且还需要耐高温耐磨蚀的高性能钻探工具,这些都是很大的挑战。
我国首个万米深地科探井“深地塔科1井”的钻井工作的开展,旨在为我国未来的油气资源开发积累经验,铺平道路。因为当前我国已探明的深层和超深层油气资源占全国油气资源总量的34%,主要就集中在塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地、柴达木盆地这4个大型含油气盆地。深地塔科1井钻孔地正好紧邻塔里木盆地中埋深达8000米的富满10亿吨级超深油气区,万米钻孔实验能够加深我们对该地区地层的了解,为以后开采石油提供经验依据。
此外,深地塔科1井还带有一些科研目的。根据现有的科学知识推测,地下10000米处可能存在一些奇特的现象,如超高压矿物、高温液态水等,但是实际情况是否与理论推测一致,这些都需要进一步的实验和观测来验证。
钻入地下1万米,对于人类来说已经是很了不起的成就了,但这仅相当于用针扎了一下地球。
地球内部由内到外可分为三大主体结构,分别是地核、地幔和地壳,其中地壳厚度极不均匀,有些地方厚,有些地方薄,大陆地壳最厚的地方可达70km,海洋地壳最薄的地方不到5km,整个地壳的平均厚度约为17km。
与地球6371千米的半径相比,平均厚度只有17公里的地壳,就和鸡蛋壳一样,显得非常薄。不过尽管如此,人类也很难钻透地壳,因为地壳之下便是温度高达数千摄氏度的熔岩,地壳底部的岩石温度估计接近上千摄氏度,人类目前的钻探工具,已经无法在那种环境下工作。