大陆科学钻探
1.3.1 国外大陆科学钻探概况
大陆地壳远比洋壳古老,隐藏有更多的地球奥秘,大陆还是人类直接居住、获取主要矿产与其他资源以及遭受地质灾害威胁最大的地方,因此人们迫切希望通过大陆科学钻探来更多和更深入地了解大陆。大陆科学钻探始于20世纪70年代,在1996年2月国际大陆科学钻探计划正式成立之前,许多国家就已经开展了大陆科学钻探。
前苏联制定了庞大的科学深钻计划,在一些主要的地震剖面的交点处,布置了20余口7~12km的科学超深井。1970年开始钻进设计深度15000m的科拉超深井,至1986年达到12262m井深,成为当今世界最深的钻井。前苏联共实施了11个科学超深井和深井,除了科拉超深井之外,其他的著名超深井有萨阿特累超深井、乌拉尔超深井、克里沃罗格超深井、第聂伯-顿涅茨克科学钻井、秋明超深井、迪尔劳兹深井等。
德国实施了举世闻名的“联邦德国大陆深钻计划(KTB)”,在华力西缝合带的结晶地块中先后钻了一个4000.1m深井和一个9101m的超深井,目的是研究地壳较深部位的物理、化学状态和过程,了解内陆地壳的结构、成分、动力学及其演变。
美国实施了10多个科学钻探项目,钻孔深度都较浅,最深的只有3997.45m圣安德烈斯断层科学钻探项目,其他已实施的科学钻探项目有索尔顿湖科学钻探项目、伊利火山链科学钻探项目、长谷地热勘探项目、瓦莱斯破火山口科学钻探项目、上地壳项目等。
1982年,法国的科学家提出了100个须通过科学钻探解决的地学问题,从中选定了12个问题,计划实施科学钻探,已完成了3个,其钻孔深度分别为900m、1400m和3500m。
瑞典国家动力委员会在瑞典中部Gravberg地区的锡利扬陨石撞击构造,施工了1口6950m深的科学探井,以寻找非生物成因的石油和天然气。
瑞典、瑞士和英国分别实施了以核废料储埋点勘察为目的的科学钻探,钻孔深度一般为1000~2000m,最深为2500m。加拿大等国均制定了大陆科学钻探计划,开展浅孔科学钻探工作。
日本制定了为期10年超深钻计划,拟在太平洋、菲律宾及亚洲板块结合带上打超深井。目前已施工了一些以火山和地震研究为目标的浅至中深科学钻孔。
1.3.2 我国大陆科学钻探概况
我国从2001年开始实施“中国大陆科学钻探工程”,经历了4年时间,在江苏省东海县坚硬的结晶岩中施工了一口5158m深的连续取心钻井(“科钻一井”),目的是研究大别-苏鲁超高压变质带的折返机制。2005年实施了青海湖科学钻探项目。采用ICDP的GLD800湖泊钻探取样系统,施工了一系列浅钻。该项目的目标是获取高精度的东亚古环境记录,研究区域的气候、生态和构造演变及其与其他区域和全球古气候变化的关系。2006~2007年在大庆实施了“松科1井”项目,施工了深度分别为1810m和1915m的两口取心钻井,以研究白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化。设计深度超过6000m的“松科2井”已于2014年开钻。汶川特大地震发生之后,从2008年10月开始,我国组织实施了旨在研究地震机制和进行地震监测预报的“汶川地震断裂带大陆科学钻探”。该项目计划施工5口科学钻井,钻井深度范围为550~3350m。近期,我国在深部探测计划专项的范围内,围绕超万米科学钻井的选址工作,施工了6~7口深度2000~3000m的小直径科学钻孔。
1.3.3 国际大陆科学钻探计划(ICDP)
为了协调世界范围内的大陆科学钻探活动,减轻各国在实施该项活动时的成本和风险,实现成果共享,最终促进大陆科学钻探在地学研究中的推广应用,1996年2月由德国、美国和中国发起成立了“国际大陆科学钻探计划(ICDP)”,其总部设在位于德国波茨坦的德国地学研究中心(GFZ)。ICDP成立至今已近20年,共有25个成员,包括德国、美国、中国、日本、波兰、加拿大、奥地利、冰岛、挪威、意大利、西班牙、瑞典、法国、以色列、捷克、南非、芬兰、新西兰、瑞士、印度、荷兰、英国、韩国和比利时共24个国家,以及联合国教科文组织(UNESCO)1个团体成员。该计划从启动以来,已资助了数十个科学钻探项目,不断还有新的国家和团体加入或申请加入该计划。我国的“中国大别-苏鲁超高压变质带大陆科学钻探项目”、“青海湖科学钻探项目”和“白垩纪松辽盆地大陆科学钻探项目”先后被列为ICDP项目,得到了国际大陆科学钻探计划组织的资助。
刘广志
(地质矿产部科技委高咨中心,北京 100812)
中国大陆科学钻探(CSDC)筹备工作,自进入90年代以来,获得了迅速的进展:
·召开了“中国深部地质研究中存在的关键地质问题”研讨会(1991.3)。
·“中国大陆科学钻探先行项目”开始执行(1991.7)。1994年11月提交有关报告,通过评审,认为中国开展大陆科学钻探条件业已成熟,争取列入“九五”国家重大科学工程项目。
·国务院发布的“国家中长期科技发展纲要”中指出:2000年前要为实施地质科学(超深)钻探工程进行技术准备,2020年前要实施(1992.3)。
·先后召开了第一次(1992.4)、第二次(1993.5)“中国大陆科学钻探研讨会”,讨论中国科学钻探选址,从12个选区归结为4个,最后选择大别—胶南作为首批靶区。
·“中国地质超深钻探(现称科学钻探)国家专业实验室”在中国地质大学(北京)建成,进入设备安装调试(1993.5)开展科研工作。
·中国派代表团参加在德国波茨坦召开的“国际大陆科学钻探会议”(1993.8),并参加ICDP筹备会(1993.9)。此后地质矿产部推荐肖序常院士为中方成员(1994.1)。地质矿产部派肖序常、闵志到美国斯坦福大学参加ICDP会议(1995.12)。
·“中国第一口大陆科学钻孔实施与科学研究”正式申报为“九五”国家重大科学工程项目。国家科委组织高级专家评议、投票,排名第三(1995.2)。财政部同意支付ICDP会费(1995.7)。以“大陆动力学和大陆科学钻探”为题举行了第36次香山科学会议。中国地质界对中国开展大陆科学钻探取得共识(1995.5)。
·再次举办“中国大陆第一口科学钻孔第三次研讨会”(1996.1)。对大别—胶南作出进一步靶区选定;并组织专家进行现场考察。
·(1996.2.26~3.1)在日本东京筑波市科学城参加“第八届通过钻探观察深部地壳学术会议”,即“第八届国际大陆科学钻探学术会议”。地质矿产部派6人代表团参加了大会。会议期间:①参加了学术1、6两组的大会论文宣讲;②参加了ICDP中美德三国谅解备忘录的签字仪式,并参加了该计划对组织管理、未来国际合作的大型讨论会;③刘广志参加了国际岩石圈(ILP)CC-4组主席M.D.佐巴克教授主持的汇报会,互通了各国CC-4组的活动简况,提出了今后活动方向。
·配合中国第一口大陆科学钻探的选址工作,提出了“中国第一口大陆科学钻探取心钻孔钻探工程技术前期研究与开发规划”(1996.3)。
1 中国大陆科学钻探先导孔施工技术方案
1.1 施工条件
(1)钻孔深度不超过5000m。事先由地质部门提出预想钻孔柱状图及有关地球物理资料。
(2)钻孔贯穿的主要岩层为结晶岩,如片麻岩、榴辉岩、硬玉石英岩、大理岩等等。
(3)贯穿的岩层主要物理力学性质,单轴抗破碎强度可能高达100~150MPa,个别高达150~200MPa,在地质钻探岩石可钻性分类中属7~12级硬至坚硬岩层,个别属极硬岩层。岩层研磨性可能成两极分化状态,多数属强、高研磨性;少数属坚硬、致密弱研磨性打滑层。有的含包裹体。
(4)岩心是提取大量地质信息的“信息源”,是研究下地壳、上地幔的实物资料,钻孔直径要有足够大的尺寸,以获取尽可能大直径的岩心。
钻孔又是井中地球物理、地球化学测井的通道,其直径和孔壁稳定性要满足先进的高科技测井仪下井的要求。
1.2 科学钻探先导孔的主要任务和作用
(1)全孔除覆盖层以外,要不间断采取岩心、岩样,液态样(矿化水,结晶水,油等),气态样(H2,O2,CO2,He,CH4,Cl,H2S,SO2等可能出现的气体),进行多种测试分析。
(2)分孔段进行系统的地球物理,地球化学测井。
(3)减少深孔将来在这一井段的取心,测井工作量。
(4)测量出地温剖面,在先导孔周围打一到几个深100~300多米的测温孔,测量地热热传导率,热流密度,以建立地温数学模型,推断先导孔地温剖面,终孔温度,地温变化,对在钻孔深部选择取心工具,测井仪器,各种取样器的结构性能,增强薄弱环节是至关重要的。
(5)在先导孔中试验各种新研制的钻头、钻具、仪器等。
(6)测试地层压力梯度,压裂强度,为孔壁稳定性,造斜倾向等提供参考位置与参数。
(7)检验过去用于沉积岩钻孔中的各种仪器和方法在结晶岩钻孔中是否有效。
(8)锻炼钻探队伍,培养深孔、超深孔钻探人才。
1.3 先导孔钻孔结构设计
在1993年9月在德国举行的“国际大陆科学钻探会议”上,到会代表们几乎一致的认为,根据多年来国际上施工科学钻孔经验,为节省大量投资,更科学的打科学钻孔,必须大力提倡采用已经在南非和加拿大施工了数百口深度在4000~5000m以深的勘探钻孔经验。英国KENTING钻探公司的John Beswick先生介绍,南非拥有钻进能力4000m以上的深钻机150台,钻进能力大于5000m的钻机有20多台,根据南非施钻的经验,用这类深尺地质岩心钻,打2000~6000m的科学钻孔,可以获得多快好省的科学与经济效益。
有的专家提出采用加拿大Heath&Sherwood钻探公司的HS-150钻机(钻深4570m,最大钻探曾达5424m)和他们设计的专门用于深孔绳索取心用的HNQ,NBQ内外大环隙绳索取心系统,具以下特殊优点:①降低冲洗液压力降,②内管投入外管后,可快速到达孔底外管的定位处(表1、2)。
表1 第一方案先导孔钻孔结构
注:RTB—带扩孔的不提钻换钻头钻具。
如果用第一方案,要设计研制或购置两套HNQ,NBQ钻具。
表2 第二方案先导孔钻孔结构
1.4 施工技术路线
(1)参照外国施工经验与我国国情应考虑:我国是一个发展中国家,财政经济并不宽裕,一切设备、器具、工艺方法应该着意考虑以“自立更生”为主,尽量利用四十几年来,钻探工程积累的成功经验,能予以改进升级的,能自行研制的,则充分发挥自己探矿机械、仪器工厂的潜力(表3)。本着“有所引进,有所不引进”的原则,引进重点国外产品,予以消化、吸收、弥补急缺。
(2)必须采用绳索取心系统,以大幅度降低起下钻时间,有效缩短施工期;提高岩心品质,实现不提钻柱或少提钻柱换钻头,减轻工人劳动强度。施工费用可节约1/3。
(3)发挥我国在小口径孔底动力机并能配合绳索取心系统的技术优势,开发与采用小口径螺杆钻(PDM)、液动锤(Hydro-hammer)驱动的绳索取心钻具,实现钻杆不回转或慢回转钻进,一可以节约动力,二可以减轻钻杆与套管磨耗,三可有效预防钻孔歪斜(图1)。
表3 目前国产耐温近300℃的处理剂
图1 孔底动力机驱动的绳索取心系统
(4)大力采用物理—化学方法稳定孔壁,除钻孔上部孔段下入部分套管外,下部孔段结晶岩中尽可能采用长裸眼钻进(岩层自稳)。一旦遇到复杂层,岩层失稳,应采用小间隙套管方案。
(5)发挥钻井液的多信息载体(油气,矿化水,结晶水,淡水,卤水,岩屑)作用,输送大量地质信息(图2)。
图2 钻井液多信息载体作用
① 指防井涌、井喷、防塌、缩经等。②指运送岩屑,岩粉作用。③指作为深层流体(油气,水等)如H2,O2,CO2,CH4,He,H2S,CO2,SO2以及Na,K,Ca,Mg微粉等在300℃,1000×105Pa状态下,运载到地面
2 中国科学钻探先导孔钻探工程急待开展的科研项目
2.1 地面设备
(1)顶驱动长行程钻机用于绳索取心系统,带桅杆式钻塔。
(2)微机自控绞车。
(3)全自动钻杆排架。
(4)自动拧管机
(5)钻杆疲劳、破裂孔口探伤器。
(6)钻探操作自动化操纵台(含监测、采集、优化、反馈系统)。
(7)防喷器组(全封闭1套,封钻杆2套)。
2.2 深孔钻探基础理论
(1)高温高压下的结晶岩岩石物理力学性质,可钻性分类与破碎机理。
(2)建立高温高压试验设施。
(3)新型重量轻、高强度管材材料。
(4)钻杆断裂力学与监测系统。
(5)钻头磨损规律与机理。
(6)高温高压钻井液理论:①钻井液(无固相)聚合物配方、处理剂、添加剂,抗高温稳定性、固控设备与理论;②高温高压钻井液水力学、流变学、胶体化学理论与实践。
(7)钻井力学。
(8)建立机会井数据库。
2.3 深孔钻探工艺学研究
(1)深孔钻孔结构与管理程序设计。
(2)不同孔深的钻具与钻具稳定。
(3)深孔孔斜防治。
(4)电子计算机辅助钻进(CDC)系统。
(5)取心取样工艺,液态、气态放射性样品采集工艺,放射性自动检测技术。
(6)钻头与钻具选择方案与相应钻井参数的确定。
(7)不同孔段地温检测及其增温梯度规律。
(8)不同孔段岩石破碎规律,岩石物理力学性质测定。
2.4 孔内系统
(1)长寿命金刚石钻头与扩孔器。
(2)开发新型超硬材料切削具与取心钻头。
(3)用孔底动力机(BHM)驱动的绳索取心系统:①用螺杆钻驱动的绳索取心系统;②用液动锤驱动的绳索取心系统;③“三合一”式(绳索+螺杆钻+不提钻换钻头)取心系统。
(4)孔壁取心器:①液压或刮样器;②孔底电马达驱动水平取样器。
(5)高温高压气态或液态取样器。
(6)小口径随钻测量(MWD)仪。
(7)小口径垂直钻进(VDS)防斜系统。
(8)高温水泥及其固井技术。
(9)高温稳定、高润滑性、抗腐蚀钻井液及其添加剂。
(10)地层测试器、深部流体流量计等。
(11)高精度深孔岩心定向仪及方法。
(12)含铁铝合金钻杆及其合金钢接头。
2.5 深孔现代化管理
(1)深孔设计、施工、研究资料中系统工程管理(含工程、经济两大范筹)。
(2)设计、施工、研究过程中的数据库。
(3)资料编辑、整理、出版,信息交流。
2.6 信息获取
自觉采取有代表性的样品和获取更多的数据,是科学钻探项目成功的预先要求。采集数据可再分为孔内与地面两部分。孔内部分包含取心、取砂样、测井、钻进与水力测试,孔内地球物理试验(孔底到地面或两个孔之间)。地面部分则包括从孔口和泥浆测试装置取得的固体和液相样品,包含首次与初步地质描述,化学与物理分析。测井项目则是雄心勃勃、费时的。钻导孔时,钻探费用等于测井计划的费用。测井程序要逐个孔段进行,为减少漏采信息的危险。钻探结束之后,还要进行长期测量与试验(图3)。
图3
按照KTB经验野外信息资料整理后直至提出科研报告,均在野外实验室完成,钻孔则建成长期观测站
3 《地质超深钻探(科学钻探)技术》国家专业实验室
3.1 实验室的性质和任务
中国地质大学(北京)所属的《地质超深钻探技术》国家专业实验室,是经国家计划委员会、国家教育委员会于1989年6月批准投资新建的国家级专业实验室,同时亦是地质矿产部开放研究实验室,在学术上是一个相对独立的研究实体。这个实验室是开展本学科及相关学科的基础研究和应用基础性研究工作的重要基地,也是培养本学科高级科技人才的摇篮。
实验室按照“开放、流动、联合”的原则,面向国内外同行业开放,欢迎国内外专家学者在本实验室发布的《课题指南》范围内申请研究课题,经学术委员会评审批准资助后,来实验室开展科学研究。也可自带课题和经费及配套仪器和设备来开放研究实验室进行科研活动。
3.2 实验室的课题研究领域
(1)大陆科学钻探
·中国大陆科学钻探工程的建设与准备工作
·东亚大陆环境科学钻探工程
·高温高压地学模拟实验装置(又称HTHP井筒)(图4)
图4 高温高压地学模拟实验装置
(2)钻探新技术新方法
以岩石力学研究为基础,采用电子计算机等高新技术,研究新的钻探技术装备与方法
·交流变频调速型钻机
·绳索取心与不提钻换钻头技术
·碎岩工具的设计与研究
·高温热熔法钻进新技术
3.3 研究设施与装备
碎岩机理与工具研究部分:主要从事岩石物理机械特性,岩石破碎机理,破碎岩石工具以及井下钻探工具的新技术研究。主要的设备是美国MTS公司的岩石力学试验机和0~8000赫兹连续可调的中频感应烧结设备。
计算机应用技术研究部分:主要从事计算机在钻井工程及其它相关部门中应用技术的研究。主要的设备是计算机控制的钻井实验系统,微机群与其外围设备,以及HP9000系列的计算机工作站。
除上述几项设施外,实验室内还专门建立了一个热熔法钻井实验台。
为了实现国际交流,实验室内还设立了小型学术厅和专家工作室。
岩石圈构造和深部作用
3.4 实验室的管理与组织
《地质超深钻探技术》国家专业实验室由国家教育委员会和地质矿产部双重领导,行政管理属于中国地质大学(北京)。
本实验室实行主任负责制。实验室主任全面负责组织和领导开放研究实验室的科学研究、学术活动、人员聘任、人才培养、资金使用和行政管理等工作。
实验室设学术委员会,是学术评审机构。其主要职责是:确定本实验室的研究方向,制定《课题指南》,审批研究课题,评审科技成果,审议实验室的经费计划和组织重大学术活动。
实验室的固定人员以及客座研究人员均由实验室主任聘任。并实行任期制,工作成绩突出的可连聘。
3.5 实验室的主要研究成果
(1)微机自控钻进实验台。
(2)钻井工艺技术的微机分析系统。
(3)金刚石钻进原理及最优化钻进技术的研究。
(4)地质钻机新型电驱动系统研究。
(5)改善钻柱工作性状及井底载荷有效控制方法研究。
(6)不提钻井底换钻头技术。
(7)热熔法钻孔新技术。
(8)高温钻井液研究。
管理与研究人员
岩石圈构造和深部作用
学术委员会组成
岩石圈构造和深部作用
1.2.3.1 国外大陆科学钻探
大陆地壳远比洋壳古老,隐藏有更多的地球奥秘,大陆还是人类直接居住、获取主要矿产与其他资源以及遭受地质灾害威胁最大的地方,因此人们迫切希望通过大陆科学钻探来更多和更深入地了解大陆。大陆科学钻探始于20世纪70年代,在1996年2月国际大陆科学钻探计划正式成立之前,许多国家就已经开展了大陆科学钻探。
前苏联制定了庞大的科学深钻计划,在一些主要的地震剖面的交点处,布置了20余口7~12km的科学超深井。1970年开始钻进设计深度15000m的科拉超深井,至1986年达到12262m井深,成为当今世界最深的钻井。前苏联共实施了11个科学超深井和深井,除了科拉超深井之外,其他的著名超深井有萨阿特累超深井、乌拉尔超深井、克里沃罗格超深井、第聂伯-顿涅茨克科学钻井、秋明超深井、迪尔劳兹深井等。
德国实施了举世闻名的“联邦德国大陆深钻计划(KTB)”,在华力西缝合带的结晶地块中先后钻了一个4000.1m深井和一个9101m的超深井,目的是研究地壳较深部位的物理、化学状态和过程,了解内陆地壳的结构、成分、动力学及其演变。
美国实施了10多个科学钻探项目,钻孔深度都较浅,最深的只有3997.45m圣安德烈斯断层科学钻探项目,其他已实施的科学钻探项目有索尔顿湖科学钻探项目、伊利火山链科学钻探项目、长谷地热勘探项目、瓦莱斯破火山口科学钻探项目、上地壳项目等。
1982年,法国的科学家提出了100个须通过科学钻探解决的地学问题,从中选定了12个问题,计划实施科学钻探,已完成了3个,其钻孔深度分别为900m、1400m和3500m。
瑞典国家动力委员会在瑞典中部Gravberg地区的锡利扬陨石撞击构造,施工了一口6950m深的科学探井,以寻找非生物成因的石油和天然气。
瑞典、瑞士和英国分别实施了以核废料储埋点勘察为目的的科学钻探,钻孔深度一般为1000~2000m,最深为2500m。加拿大等国均制定了大陆科学钻探计划,开展浅孔科学钻探工作。
日本制定了为期10年超深钻计划,拟在太平洋、菲律宾及亚洲板块结合带上打超深井。目前已施工了一些以火山和地震研究为目标的浅至中深科学钻孔。
1.2.3.2 我国大陆科学钻探
我国从2001年开始实施“中国大陆科学钻探工程”,经历了4年时间,在江苏省东海县坚硬的结晶岩中施工了一口5158m深的连续取心钻井(“科钻一井”),目的是研究大别
-苏鲁超高压变质带的折返机制。2005年实施了青海湖科学钻探项目。采用ICDP的GLD800湖泊钻探取样系统,施工了一系列浅钻。该项目的目标是获取高精度的东亚古环境记录,研究区域的气候、生态和构造演变及其与其他区域和全球古气候变化的关系。汶川特大地震发生之后,从2008年10月开始,我国组织实施了旨在研究地震机制和进行地震监测预报的“汶川地震断裂带大陆科学钻探”。该项目计划施工5口科学钻井,钻井深度范围为550~3350m。近期,我国在深部探测计划专项的范围内,围绕超万米科学钻井的选址工作,施工了6~7口深度2000~3000m的小直径科学钻孔。
松辽盆地大陆科学钻探计划,由布置在大庆地区周边的松科1井(分南孔和北孔实施)和松科2井(分东孔和西孔实施)组成(图1.6),“2井4孔”分别对白垩系不同层段进行取心钻进,最终连接各井岩心构造松辽盆地白垩系完整的地质综合剖面。2009年,在国家“973”计划和大庆石油管理局资助完成的松科1井成果基础上,中国地质大学(北京)王成善教授牵头组织的“松辽盆地大陆科学钻探”项目申报,获国际大陆科学钻探计划(ICDP)批准。2012年,由国土资源部批准立项、地质矿产调查评价财政专项资助、中国地质调查局组织、中国地质调查局勘探技术研究所承担的“松辽盆地深部资源与环境钻探工程示范”项目启动,实施松辽盆地科学钻探计划的主体工程——松科2井(东井)(以下简称松科2井)。
图1.6 松辽盆地“2井4孔”在东西向大剖面上的投影
2006~2007年在大庆实施了“松科1井”项目,施工了深度分别为1810m和1915m的两口取心钻井,以研究白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化。设计深度6400m的“松科2井”于2014年4月13日开钻。松辽盆地国际大陆科学钻探工程的总体目标是:通过科学钻探工程,实现“2井4孔、万米连续取心”,填补完整的、连续的白垩纪陆相沉积记录世界空白,为研究距今1.4亿年至6500万年间地球温室气候和环境变化奠定坚实研究基础,建立起为建设“百年大庆”和基础地质服务的“金柱子”。同时,通过获取松辽盆地深达6400m的原位、连续地球物理参数,为松辽盆地及其相关类似盆地的地球物理勘探提供科学“标尺”。通过该项目的实施,在大陆深部科学钻探关键技术研究方面,全面提升我国深部科学钻探技术水平,最终形成具有我国自主知识产权的科学钻探技术和方法体系,为我国万米超深井科学钻探提供技术储备;使我国深部大陆科学钻探技术研发水平达到国际先进水平,为我国重大地球科学新发现和矿产资源储量快速增加提供技术保障。
1.2.3.3 国际大陆科学钻探计划(ICDP)
为了协调世界范围内的大陆科学钻探活动,减轻各国在实施该项活动时的成本和风险,实现成果共享,最终促进大陆科学钻探在地学研究中的推广应用,1996年2月由德国、美国和中国发起成立了“国际大陆科学钻探计划(ICDP)”,其总部设在位于德国波茨坦的德国地学研究中心(GFZ)。ICDP成立至今已满20年,共有25个成员,包括德国、美国、中国、日本、波兰、加拿大、奥地利、冰岛、挪威、意大利、西班牙、瑞典、法国、以色列、捷克、南非、芬兰、新西兰、瑞士、印度、荷兰、英国、韩国和比利时共24个国家,以及联合国教科文组织(UNESCO)1个团体成员。该计划从启动以来,已资助了数十个科学钻探项目,不断还有新的国家和团体加入或申请加入该计划。我国的“中国大别-苏鲁超高压变质带大陆科学钻探项目”、“青海湖科学钻探项目”和“白垩纪松辽盆地大陆科学钻探项目”先后被列为ICDP项目,得到了国际大陆科学钻探计划组织的资助。
张晓西学术
张晓西的学术研究主要聚焦于钻探领域的创新,特别是新技术、新工艺和新方法的探索与推广。他担任了地质灾害治理和工程基础施工等重要工程项目的重任,在国家重大科学工程项目——“中国大陆科学钻探工程”中,他身担现场指挥部副总工程师的重任,积极参与并领导了多项科研项目,其中包括8项部级科研项目,其中...
人类的三大梦想?入地篇:深入地球深部的望远镜
从而建立了高压-超高压变质带陆-陆碰撞俯冲折返模式。 (2)“松科2井” “松科2井”是目前亚洲最深的大陆科学钻探井,首席科学家是王成善院士。 “松科2井”地理位置位于黑龙江省安达市,构造位置位于松辽盆地,它是全球第一口钻穿白垩纪陆相地层的大陆科学钻探井。“松科2井”于2014年开钻,钻进深度为7018米。
51年后才终于明白:为何当年苏联挖穿地球的梦想,无法进行下去?
但是越向深处钻探,其实施难度就变得越大。所以前面进行得很顺利,12000米仅耗费了13年, 最后增加的两百多米的距离反而耗费了6年之久。 科拉深井地钻探工作的停止时间在1994年,这 与当年苏联的解体事件有着密切的关系 。虽然钻探的工作停止了,但是科学家对于钻探的研究依旧进行了十几年, 直到 2008年 时,科拉超深...
亚洲国家实施的最深大陆科学钻井在哪里?
位于我国黑龙江省安达市的亚洲最深大陆科学钻井——“松科二井”正式完井,完钻井深7018米。据介绍,“松科二井”工程攻克了超高温钻探和大口径取心等关键技术难题,发现松辽盆地深部在页岩气和地热能两种清洁低碳能源方面,具有良好的勘探开发前景。7018米是松科二井的完钻井深,这让它成为了亚洲国家实施...
特深孔施工
(一)特深孔概述 为开发或研究地壳深部地质和矿藏等情况而进行的钻探工程称为深部钻探工程,又称科学钻探。特深孔的深度定义,随钻探工程技术的发展而变化,不同的应用领域钻孔深度的划分标准也不同。目前,用岩心钻机施工深3000m以上的钻孔或用石油钻机以及其他旋转钻机施工深8000m以上的钻孔,统称为特深孔...
地球科学前沿研究
(一)大陆科学钻探工程前期研究 大别苏鲁造山带构造简图,并示出钻孔选区东海所在的位置 中国大陆科学钻探工程(CCSD)是一项高科技、高难度的创新性系统工程,它包括在坚硬结晶岩中进行5000米全取心钻探、测井、录井、地球物理遥测、现场分析测试、信息管理系统、长期实验观测以及多学科综合研究等。在主孔孔位确定之前,...
亚洲最深科学钻探井完井取得哪些重大突破?
5月26日,在黑龙江省安达市,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。松科二井于2014年4月13日开钻,历时4年多时间,完钻井深7018米,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。工程取得了地质科技四项重大突破与进展。...
大陆科学钻探CCSD-1井
大陆科学钻探CCSD-1井,设计井深5000m,0~100m为全面无岩心钻进,100m以深至终孔为全取心钻进。原设计先施工先导孔后再施工主孔,实际施工中由于先导孔的质量符合“二孔合一”的要求,因而在先导孔中用Φ311.1mm扩孔后使其成为主孔的一部分。扩孔后下入Φ273.0mm套管固井,然后下入Φ193.7mm活动...
既然向地球钻孔都那么难,那么科学家是怎样知道地球的分层和结构的?_百 ...
科学家如何了解地球的分层和结构?他们主要通过研究地震波来获取这些信息。这包括利用静态超高压技术、进行深反射地震研究、通过大陆科学钻探项目以及利用全球地震层析成像技术。通过分析地震或人工产生的地震中纵波和横波的传播时间差以及它们的传播情况,科学家能够推断出地球内部的结构。地球内部结构指的是地球...
王祝文科研成果
王祝文先生在科研领域取得了一系列重要成果。在2000年,他参与了国家重大科学工程“中国大陆科学钻探工程”的子项目“预先导孔-Ⅱ测井资料的综合解释研究”,深化了对地球科学数据的理解。接着,他于2002至2003年,主持了吉林大学创新基金项目,研究大陆科学钻探测井资料的综合解释理论方法,进一步提升了数据...
里克优普:[选项] A. 青藏高原地区 B. 山东省诸城地区 C. 江苏省东海地区 D. 安徽省盘龙地区
镇沅彝族哈尼族拉祜族自治县15143313572: 论述科学钻探的概念、作用、意义、现状 - ?
里克优普: 1、科学钻探的概念 钻探作为人类长期以来与自然界斗争的结果和协调发展的的经验的总结,有着悠久的历史.从早期的钻凿盐井到当代油气、床产的开采,为人类的进步作出了巨大的贡献.随着人类对地球的认识不断深入,技术水平的不断提...
镇沅彝族哈尼族拉祜族自治县15143313572: 按我们现在人类的技术在地球上钻洞能钻多深? - ?
里克优普:[答案] 大陆科学钻探研究开始于20世纪初,大约在60年代成立了国际大陆科学钻探工程委员会(CSD),中国也是该协会的成员.目前,地质科学家已经在13个国家打了近100口深浅不一的科学钻探井,其中4000米至5000米以上的深井有20个.12...
镇沅彝族哈尼族拉祜族自治县15143313572: 地球内部结构和组成的研究方法 - ?
里克优普: 1.地球物理方法 地球物理方法主要是应用深部地球物理探测的多种方法(如地震、重力、大地电磁等),从地球各个圈层的物理性质的角度,获得地球的物理模型,再应用其他研究结果,将地球物理模型转化为岩石学模型或者化学成分模型. ...
镇沅彝族哈尼族拉祜族自治县15143313572: 地下有生物吗? - ?
里克优普:[答案] 有啊! 有好多的微生物呢! 比方说据新华社电在我国实施的“入地”工程———大陆科学钻探工程中,我国科学家惊奇地发现在地下2000米深处的极端条件下,仍然“生活”着大量微生物嗜酸菌、嗜铁菌、嗜甲烷菌等,这些微生物靠“吃”铁、甲...
镇沅彝族哈尼族拉祜族自治县15143313572: 改革开放来我国取得的一系列科学成就 - ?
里克优普:[答案] 1.形成了比较完整的科学研究与技术开发体系,整体科技发展水平位居发展中国家前列.2000年国内科学研究与试验发展(R... 表面科学非线性科学、认知科学以及地球系统科学等新兴交叉学科得到迅速发展.中国大陆科学钻探工程、大天区面积多目标...
镇沅彝族哈尼族拉祜族自治县15143313572: 什么是科研井?
里克优普: 迄今为止我们对地球知之甚少,地球科学家通过分析地表岩石,仪器探测等方法获得对地球内部的认识,但这是间接认识,有时甚至是误解.直到20世纪70年代,地球科学家们就象给西瓜切个口,直接给地球开口子,向地球内部开钻,这是获得...
镇沅彝族哈尼族拉祜族自治县15143313572: 大陆科学钻探工程松科二井可完钻井深多少米? - ?
里克优普: 位于我国黑龙江省安达市的亚洲最深大陆科学钻井——“松科二井”正式完井,完钻井深7018米.据介绍,“松科二井”工程攻克了超高温钻探和大口径取心等关键技术难题,发现松辽盆地深部在页岩气和地热能两种清洁低碳能源方面,具有良...
镇沅彝族哈尼族拉祜族自治县15143313572: 目前人类在探测地球研究中达到的最深深度是多少 - ?
里克优普:[答案] 中国将建成世界最深地震仪 观测深度入地5158米8月10日,来自国土资源部的消息显示,目前,位于江苏省东海县的中国大陆科学钻探工程主井现场,正在安装深井地球物理观测仪,这标志着中国大陆科学钻探深井地球物理长期观测...