入地利器—“地壳一号”万米钻机

入地利器—“地壳一号”万米钻机

古人云：“工欲善其事，必先利其器。”要想在松辽盆地打一口科学深钻并取得完整的白垩纪时期岩心，没有先进的装备是无法实现的。

2008年，我国启动了“地球深部探测专项”，拉开了“入地”序幕。面对欧美国家在科学钻探领域的成就，我国因受到技术封锁，一直处于落后状态。为了提升在地球深部探测领域的技术和装备水平，我国于2010年启动了“深部探测关键仪器装备研制与实验”项目，该项目的负责人是著名的地球物理学家黄大年教授。探测装备技术的先进性和科学组合将决定获取数据的信息化程度、精确程度、探测效率、应用条件以及对实现地壳探测工程目标所提供的技术保障程度。可见，深部探测的装备和技术对人类“入地”来说是多么关键和重要，这和“兵马未动，粮草先行”是一个道理。

深地探测项目需要极高的科技水准和先进的装备水平，所以我们要从国家高科技发展战略出发，针对复杂地质环境的探测能力和效率，研发具有自主知识产权的关键探测技术装备。

在这个项目中，有一项课题是研发深部大陆科学钻探装备，著名地质学家、中国工程院院士孙友宏是这个课题的负责人。该课题的目标是研发能向地下挖10 000米洞并能将岩心取上来的装备，这个装备也就是后来大家熟知的“地壳一号”钻机。此前，我国最深的科学钻探深度为5 158米，要完成地下10 000米的钻探任务着实不易。

时间紧、任务重。课题负责人孙友宏教授经过深思熟虑，决定采用改造现有成熟的技术、集中力量研发核心技术、广泛合作集成关键技术的思路开展工作。故“地壳一号”钻机的主体部分由现有成熟的石油钻井装备改造而成。而后，课题组集中科研力量，研发关键技术及装备，包括“全液压顶驱”“自动送钻系统”和“钻杆自动处理系统”等；最后，联合国内相关高校、科研院所开展钻具及取岩心技术、高温钻井液、深孔井壁固定、耐高温电磁随钻测量系统、高温固井材料等关键技术及装备的研发。

经过众多学者的不懈努力，“地壳一号”钻机研发成功，我国拥有完全自主知识产权，这标志着继俄罗斯、德国后，我国成为世界上第三个掌握地下万米钻探技术的国家。

“地壳一号”钻机是个庞然大物，它高60米，相当于20层楼房；占地面积大，足有1万多平方米，相当于1.5个足球场；总重约1 500吨，相当于300头重5吨的大象。“地壳一号”的发电机组动力强大，比一般的火车头还要有力气。

“地壳一号”钻机的主体框架的颜色有讲究(https://www.daowen.com)

“地壳一号”钻机的主体框架从下到上被涂上不同的颜色，从粉红色到浅黄色，分别与地质年代表中不同时期的地层颜色一一对应起来，代表着从太古代到新生代。这真的是地质学家独有的浪漫呀！

“地壳一号”钻机主要由井架、底座、绞车、泥浆泵、VFD房、司钻房、“固控系统”、发电机组等组成。刚刚提到，“地壳一号”钻机高60米，主要指的就是它的井架。井架和底座构成了“地壳一号”钻机的主体框架。绞车负责提取地球深部的岩心，泥浆泵负责在钻探过程中输送钻井液，VFD房负责控制发电机的电频，司钻房负责对钻探过程进行监控，“固控系统”负责将由井口返回地面的泥浆里面大的碎屑等进行有效的分离，处理过的泥浆（钻井液）可以重复使用；发电机组负责提供动力。

那么，什么是钻井液呢？钻井液是一种特殊配方的泥浆，在钻进过程中，将泥浆（钻井液）注入井下，可起到冷却钻头、清洗钻头、加固井壁，同时将钻进过程中产生的岩石碎屑带回到地面的作用，是钻机的“血液循环系统”，极为重要。

超深孔钻探面临一系列的世界级难题，其中最难以攻克的，便是在地球内部的高温、高压、高地应力条件下，确保钻具的配件和电子元件能正常工作、取岩心工作能够顺利进行，随着“地壳一号”万米钻机研制成功，这些难题都被我国学者逐个攻破。

“地壳一号”万米钻机的研制及应用，标志着我国进入“入地”强国行列。小朋友们，让我们为这些参与研发的科学家和工程师点一个大大的“赞”吧！