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成理之光 丨 王成善校友担任亚洲国家大陆科学钻井新纪录首席科学家

发布者: [发表时间]:2018-09-02 [来源]: [浏览次数]:

成理之光丨王成善校友担任亚洲国家大陆科学钻井新纪录首席科学家

继「神舟」上天、「蛟龙」下海之后,中国科学家在地球深部的探索又迎来历史性突破。

亚洲大陆科学钻探工程松科二井项目,入地7018米!这个突破创造了亚洲国家大陆科学钻井新纪录、让我们的祖国成为世界上第三个拥有实施万米大陆钻探计划专用装备和相关技术国家,而这个项目正是由我校知名校友、中国科学院院士王成善担任首席科学家。

向地心「打一口井」,将人类「视距」向地球内部延伸数千米甚至上万米。中国地质科学家通过这条「时间隧道」,正在还原白垩纪的场景。

值此庆贺和创新记录的日子里,栗子君特此综合新华社、中国地质大学官网等相关报道,与成理师生分享一位地学界首席科学家的科研精神和探索之旅。校友王成善院士说:「关于白垩纪的研究坚持了十多年,只有在研究地球演化过程中不断寻找新的定位,寻找新的视野,才会不断的创新。」他希望广大学子继承学界前辈的精神和成果,不断发展和发扬。

62日,「地壳一号」万米钻机在黑龙江安达市正式宣布完成「首秀」:完钻井深7018米,创造了亚洲国家大陆科学钻井新纪录,标志着我国成为继俄罗斯和德国之后,世界上第三个拥有实施万米大陆钻探计划专用装备和相关技术的国家。

7018米深的松科二井,属于我国实施的松辽盆地白垩系国际大陆科学钻探工程,是国际大陆科学钻探计划(ICDP)实施22年以来最深钻井,也是全球首个钻穿白垩纪陆相地层的科学钻探井。

这是中国入地工程的一项标志性成就,将为我国地球深部探测提供关键技术和装备,拓展松辽盆地深部页岩气、地热能等清洁能源勘查开发的新空间,引领全球白垩纪陆相古气候研究,显著提升我国在地质历史古气候研究领域的国际影响力。

据悉,目前松科二井岩心已经全部采集完毕,这将会在研究白垩纪古气候演变以及未来人类生存环境演化方面发挥关键作用。

夜幕下的「地壳一号」万米钻机整机系统

 

入地7018米!王成善院士引领白垩纪古气候研究

521日进行的松科二井成果鉴定会上,李廷栋、康玉柱、武强、侯增谦、杨经绥等院士及有关专家一致认为,该成果实现了理论、技术、工程、装备的重大突破,对拓展我国深部能源勘查开发新空间、引领白垩纪古气候研究和服务「百年大庆」建设具有重要意义。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。

王成善院士认为之所以是研究白垩纪,因为「这一时期是离我们最近的温室气候时期,也是高二氧化碳、高海平面和高温的‘三高’时期。搞清楚白垩纪,对于研究未来地球演化、可能会进入这种‘三高’时期具有重要借鉴意义。」他表示,研究过去地球首先是要建立过去地球演化的档案,未来人们有可能要在温室气候中生活,所以在研究中选择建立白垩纪的档案最重要,白垩纪有可能是未来地球演化的一个终点。

王成善院士展示采自地球深部7018米的岩心

王成善形容松科二井向整个地球科学界提供了一个大舞台——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新证据。在他看来,过去是未来的窗口,松科二井最重要的研究意义在于为未来地球的研究提供了科学支撑和研究成果。

通俗说,通过松科二井这一「时间隧道」,中国地质科学家基本还原了白垩纪的场景。

 

十年磨一「钻」!

「向地球深部进军」路漫漫其修远

科学钻探是获取地球深部物质、了解地球内部信息最直接、有效、可靠的方法,是地球科学发展不可缺少的重要支撑,也是解决人类社会发展面临的资源、能源、环境等重大问题不可缺少的重要技术手段。

20世纪70年代以来,很多发达国家陆续实施了多项科学钻探计划。具有代表性的有俄罗斯科拉半岛12262米超深钻,是目前世界上最深井;德国KTB超深钻,9101米,排名第二。

19962月,德国、美国和中国作为第一批成员,发起了国际大陆科学钻探计划。此前,我国地球物理的仪器主要依赖进口,但国外高精度的仪器对我国是封锁的。科学家们认为,这是国家发展无法回避与绕开的话题,必须突破发达国家的装备与技术封锁。

经过四年多的技术攻关,2013年吉林大学成功研发了我国首台万米大陆科学钻探专用装备「地壳一号」万米钻机,填补了我国在深部大陆科学钻探装备领域空白,大大提高了我国超深井科学钻探装备的技术水平。

王成善院士讲话

20071020日,松科一井顺利完钻,总取心进尺为2577米,心长共计2485米,为白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化的后续研究奠定了坚实基础。

松科二井于2014年开钻,目标是打穿松辽盆地白垩系,探索松辽盆地深部能源潜力,建立松辽盆地深部地层结构,寻求白垩纪气候变化地质证据,研发深部探测技术。

如何保障钻头在持续超高温下不「中暑罢工」,是科学家们面临的重要问题。松科二井工程总指挥、中国地质科学院勘探技术研究所所长张金昌介绍,钻井越深,温度越高,钻井液的技术难度越大。松科二井每往下钻进100米,地下温度会升高34℃,钻到孔底的时候温度已超过240℃。通过反复研究和实验,团队研发出新型钻井液配方,经受住了井底高温的考验,刷新了我国钻井液应用的最高温度纪录。

「钻地」成功后,科学家们又面临「取心」的挑战。在一个极不均匀和复杂的球体上「动刀」,在保证钻的井眼不能坍塌和崩裂的同时,完整无缺地取出了深部岩心。

据悉,中国科学家将继续研发15000米国产超深钻探装备系列。

 

校友简介:

王成善,中国科学院院士,195111月生于哈尔滨。1974-1977年在成都地质学院找矿系学习,获学士学位。1977-1978年在西藏昌都工业局任地质组技术员。19781981年在成都地质学院地质系学习,师从著名沉积学家刘宝珺院士,并获地质学硕士学位。1981年起在成都地质学院找矿系任教,曾先后任我校沉积地质研究所所长、副校长、校长。2005年至今在中国地质大学(北京)任教。

主要从事沉积学与大地构造研究,研究方向为沉积盆地分析、高原隆升机制以及大陆古海洋学。多年来在青藏高原隆升与演化机制、高原油气资源研究方面进行了系统深入的研究,具有独到的见解和成果;近年来积极进行大陆古海洋学研究,目前正在领导国际地质对比计划项目(IGCP463,开展白垩纪大洋富氧问题研究,拓展了白垩纪研究的新领域。近年来承担了科技部、国家自然科学基金、国家科技攻关与部级重大基础项目与课题,现已获得省、部级科技成果一等奖1项,二等奖5项,三等奖2项,四等奖1项(7项排名第一,2项第二),国内外公开发表学术论文157篇(SCI收录14篇,EI收录13篇、ISTP收录1篇,GEOREF收录58篇)。出版中英文专著18部。

 

「松科二井」创造的四项世界纪录:

    创造了311毫米大口径连续取心最长(1650米)、三种不同口径(311216152毫米)单回次取心最长(304133米)的世界纪录。同时,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。

    同时,该井攻克了超高温钻井技术难题,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了技术储备。

    松科二井还首次在井深4400米至7018米发现了温度在150240的具备开发条件的高温干热岩,展示了松辽盆地具有良好的地热能开发应用潜力。

    距今6500万年至1.45亿年的白垩纪是地球上距人类最近的典型温室气候时期。中国科学院院士王成善表示,实施这个工程最主要目的,就是要探究白垩纪时期内重大地质事件、烃源岩的生成与古环境和古气候的变化的奥秘。

 

 

 

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