【新文化报】人类探索宇宙奥秘的脚步从未停歇，“上天、入地、下海”是21世纪人类挑战自然的三大壮举。多年来，我国征服太空和深海的计划逐步得以实施，但挺进地心的深部探测工程计划却始终举步维艰。如今，这项计划取得了突破性进展，以万博体育手机版客户端为主体的研究人员负责进行“深部大陆科学钻探装备研制”的研发工作，在万米大陆科学钻探装备集成和关键技术上取得了重大突破，我国首台万米大陆科学钻探装备———“地壳一号”万米钻机正式诞生，预计在今年6月抵达黑龙江大庆的“松科2井”井场，于8月开始首次“练兵”。

万米之下的地球是什么样子？如何深入其中？昨日，万博体育手机版客户端“地壳一号”万米钻机项目的相关负责人揭秘玄机。

钻探难度

10~20米就提钻一次

万米钻机课题负责人、万博体育手机版客户端建设工程学院院长孙友宏说，万博体育手机版客户端承担钻深能力达1万米的大陆科学钻探装备研发。2009年申请立项，2010年进行前期准备及方案设计工作，2011年12月20日，“地壳一号”万米大陆科学钻探钻机主体在四川诞生，并顺利通过验收，这是国内最大的大陆科学钻探钻机。

“我国虽然已经有了1.2万米的石油钻机，但是石油钻井与科学钻探井并不相同。”万博体育手机版客户端“地壳一号”万米钻机项目的研究人员高科博士解释，石油钻井正常起下钻的目的是为了换钻头，如果钻头的寿命是1000米，那么1000米只提一次钻就可以了。而科学钻探井却是为了提取完整的地层岩芯，需要每钻进10~20米就提钻一次，将地球深部的岩石带到地表供地质学家研究，要求钻机具有极高的自动化和智能化水平。

钻探目的

发掘历史 预测气候变化

孙友宏介绍，2005年，我国在江苏省东海县完成井深5158米的科学钻探计划，迈出了我国“入地”工程的第一步。这次项目选择在黑龙江省的大庆油田，因为大庆是目前地球白垩系保存最完整的地区。

资料显示，白垩纪位于侏罗纪和古近纪之间，约1亿4550万年前至6550万年前，是距今最近、地质记录也保存得最为完整的温室气候时期。早在2007年，我国曾成功钻探“松科1井”，获取长达2485.89米长的岩芯，这次的“松科2井”将与已经完成的“松科1井”一起，构成全球首个近乎完整的白垩系陆相沉积记录，以获得白垩纪时期亚洲东部高分辨率气候环境变化记录，为预测未来全球时间尺度气候变化趋势提供科学依据。

另外，在白垩纪时期出现大规模的油气富集。这次钻探，也想看看大庆油田的地下深处，是否还有另一片丰富的油田。

未来计划

深入地下1.3万米

高科说，之前我国都是通过物探、地震、航磁探测等手段来探测地下的物质，这些方式所获得的信息是看不见、摸不到的，无法进行更深一步的研究。“只有通过科学钻探，才能将地下一万米的物质取上来，公布于众。”不仅如此，还能带来一系列相关技术的发展，可以了解地下的资源状况、板块构造以及过去的气候变化情况。

“深部大陆科学钻探装备是打开地球奥秘之门的钥匙，大陆科学钻探井是深入地下的望远镜。”孙友宏说，“可以说，深部大陆科学钻探装备的水平，是反映一个国家科技发达的程度。”

“这次是‘地壳一号’的首次行动，任务是打到6200米，主要是以练兵为主。”孙友宏说，他们会同时寻找其他的合适井位，下一步钻到8000~9000米，“与此同时，我们即将研发1.5万米的装备，目标是打出1.3万米深的井。”

根据以往的经验，这次工程所面临的最大挑战，是地下的极度高温。“松辽盆地处于一个高地温场，深度每增加100米，温 度 就 会 上 升3.9℃。”孙友宏说，前苏联的科拉超深钻，在1.2万米深度，地温也仅在220℃左右。“这次工程所遇到的最高温度，将超过260℃。”

“入地”历史

前苏联于上世纪80年代完成的科拉半岛超深钻，深度达12262米，是目前世界上的第一深井。

上世纪90年代，德国向这一纪录发起挑战，发起KTB超深钻工程，但是由于工程耗资巨大、技术难度高，在地下9101米处止步，深度目前排名世界第二。

“地壳一号”

名义钻深可达1万米，最大钩载可达700吨，总功率4610KW。整套钻机装备高60米、重1500吨、占地约1万平方米。高科介绍，预计在下个月，将其分解后，以海运和陆运两种方式将它从四川运往大庆，“大概有20个超限部件需要海运，其他部件由70到80辆拖挂式卡车运送。”设备运抵大庆油田，并组装、调试完毕后，将于8月正式开钻。

高智能

自主研发的关键技术及装备，是“地壳一号”万米钻机的核心。在司钻房内，通过布控到钻机各个重要部位的监视器，控制触摸屏幕上的各种控制按钮，完成万米钻杆从地面到平台上的运输、拧卸、排列，起下钻和正常钻进等全部工序。”

“秘制”泥浆由于深部地应力的作用，再加上地层的不稳定性，井壁会变得容易剥落。因此，需要采用泥浆来进行井内精准压力控制。“200℃以下时，使用的是水基泥浆。”高科透露，井下温度达到200℃以上时，就要使用油机泥浆，“主要采用耐高温的硅油，耐温性可以达到260℃，这是非常难的。”

仿生钻头

钻头在钻井中起到“火车头”的作用，项目组科研人员通过对土壤动物的研究，从俗称屎壳郎的蜣螂身上找到了灵感。“蜣螂在动物粪便里穿行自如，却能做到身体表面不沾。”高科说，“另外，蜣螂在地下挖洞，可以达到两米之深。”科研人员通过对蜣螂的长期观察，发现它的头上有一个“推土铲”。同时，蜣螂的腹部有很多凹坑。高科说，他们在做钻头的时候，将蜣螂的这些优点全部应用到其中。