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2800多米!“探海神针”深海取“心”创全球纪录

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信息摘要:

水母网4月18日讯(YMG 记者 邹春霞 通讯员 耿仁东) 日前,由山东地矿三院承担的中国东部海区大陆架科学钻探项目顺利完工:地矿三院在南黄海废黄河口外海域,由探海1号钻探平台向海

  水母网4月18日讯 (YMG 记者 邹春霞 通讯员 耿仁东 ) 日前,由山东地矿三院承担的中国东部海区大陆架科学钻探项目顺利完工:地矿三院在南黄海废黄河口外海域,由“探海1号”钻探平台向海底插入“探海神针”,成功提取到海底2843.18米深度的完整岩心,创造了全球海洋地球科学钻探全取心孔深最高纪录,也首次证实了南黄海中-古生界海相地层油气资源的存在。

  目前,地质专家们对这些从海底2800多米深取出的“心”正在进行VSP检测,以探寻地球海陆变迁之谜。

  深海取“心”有怎样的历程?这项技术对我们探寻海洋财富有怎样的意义?记者日前进行了探访。

  “这里是南黄海中部隆起带第一口最深的钻井,每钻出一米岩心,都有新的发现。”山东省第三地质矿产勘查院副总工程师陈师逊给记者科普了一下大陆架科学钻探的重要性。

  大陆架是全球海陆相互作用最为活跃的地区之一,对全球性地质事件的响应也最为敏感,是进行海陆地质对比研究的桥梁和纽带;同时大陆架是人类重要的资源后备基地,查明它的发育历史与演化趋势,对于探查陆架盆地的油气资源和进行海岸带的开发与保护、维系沿海地区经济和社会的可持续发展都至关重要。

  “岩心就像一把尺子,能够验证以前的一切推测。”陈师逊介绍,以前科学家们猜测此地富含石油矿藏,这次成功实现了2843.18米岩心的全提取,首次证实了南黄海中-古生界海相地层油气资源的存在。

  “通过岩心,专家们观察到古生物的标本和化石,揭示了一个完整的中-古生代地层的属性,很有意思的是,我们还从此地取出大概是明朝时期,与黄河古道相类似的沙质,说明在那个时期,黄河是从此地入海的。”陈师逊说。

  “探海1号”是中国东部海区大陆架科学钻探工程CSDP-2井钻探平台。该工程位于江苏连云港以东南黄海83海里处,距离海岸约154公里,水深近30米。

  相比陆地取心,海上取心难度更大。据记者了解,该项目所在的第四系地层沙尘、淤泥多,地层不稳定,容易坍塌,但项目要求不扰动土样,原状取心,而且要求大直径终孔,更是加大了钻探难度,对钻探技术提出了更高要求。

  陈师逊告诉记者,以前他们在陆地上的钻井软土层比较浅,接触的多是花岗岩,比较硬;而海底与陆地的岩性是不一样的,大多是沉积岩,比较软,容易扰动、变形,从海底一层层地探索地层的变化,原状取心很难。

  在地质专家看来,每一公分的岩心,都是几十万年标志,打丢了一块岩心,几百万年的资料就丢失了。

  “这么深的地层不是铁板一块,基本上由泥沙、淤泥、黏土组成,有的还有熔岩,像这种半液体形态的岩心,怎么取出来,是个技术难题。”陈师逊说,海底取心难,难在岩心状态把握不定。

  “比如说打到下面沙类结构,传统做法是随着钻头往下灌水,然而用此种方法沙遇到水就散了,所以我们创新使用三层管,用PVC管包取岩心,先把岩心‘包’起来再冲水,这样就不会被水冲散了。”正如海上钻探公司副经理仲崇雷所说,在陆地上打钻,岩心打丢了,还可以挪个地补个岩心,在海底不一样,打坏了取不出来不可能再去弥补。

  为保证岩心取到位,他们每次施工前虽然都有提前设计好的预案,但两班交接时还要交流钻探情况,根据取出的岩心情况,现场及时调整方案,这在一定程度上也反映出钻孔施工的难度之大。

  在30多米深的海水下,钻头要穿过南黄海海底2800多米的松散沉积物,完整取到基底岩心。在每一次更换钻头的过程中,如何确保开放的井孔不坍塌、钻杆顺利进入钻井、钻头再次抵达钻井最底部?每一步在操作中都具有极大风险。

  俗话讲,没有金刚钻,不揽瓷器活儿。提起地矿三院的“探海神针”来,无论是钻头的硬度、种类,还是钻杆的设计、厚度等,都有创新性的“法宝”。

  “我们新特种钻头的工艺,仅钻头的设计就达上百种,在钻头的强度上有了较大的突破。”海上钻探公司总工程师宋世杰介绍,为了找到更合理的钻杆设计,如何调整合理的钻杆厚度、材料等来满足钻探要求。他们也开展了一些试验和要求,提出了一些创新性的思路和方案。

  “在这次任务中,我们首次使用了自主研发的超前无扰动取心钻具,创新了钻探工艺,在钻探过程中边钻边扩孔,为了保证孔壁,采用海水聚合物冲洗液进行护壁,为了保持钻孔的垂直度,将常规的绳索取心应用于薄壁钻铤孔底加压等措施。”宋世杰说,通过采取这一系列举措,实现了第四系地层平均取心率达到91%,全孔取心率达到了97%,远高于86%的基本要求。

  “虽然取心工作结束了,但这个钻孔对于将来我国的地震监测具有重要的意义。”据陈师逊介绍,“探海1号”井位处在两个地震剖面的交叉处,对于解释地震剖面,界定地层格架,有了最为权威和客观的标本。

  “随着国家海洋强国战略的提出,我们将积极依托国家地调局、国家海洋技术中心、中科院南海海洋研究所等相关单位,充分发挥“烟台市海洋地质调查研究中心”平台作用。进一步突出我院的海洋资源勘查特色、海洋工程勘察特色、海洋科学钻探特色和浅海海洋工程装备特色,加强海岸带综合地质研究,尽快成为我省乃至全国海洋地质工作有影响的队伍。”通过山东地矿三院副院长张英传的介绍,山东地矿三院未来的海洋战略清晰可见。

  “目前,我国海底财富仍然是个谜,相比陆地研究远远不够,随着国家越来越重视海洋研究,我们的项目也将越来越多。”据张英传介绍,下一步山东地矿三院将启动南海岛礁勘探任务,“探海神针”可发挥更大的作用。

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