向地球深處探秘（硬核科技背后的創(chuàng)新故事）

開欄的話

黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央深入推動實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，提出加快建設(shè)創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略任務(wù)，確立2035年建成科技強國的奮斗目標，不斷深化科技體制改革，充分激發(fā)科技人員積極性、主動性、創(chuàng)造性，有力推進科技自立自強，我國科技事業(yè)取得歷史性成就、發(fā)生歷史性變革。

“嫦娥”攬月，“天和”駐空，“天問”探火，“地殼一號”挺進地球深處，“奮斗者”號探秘萬米深?！袊浆F(xiàn)代化要靠科技現(xiàn)代化作支撐，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展要靠科技創(chuàng)新培育新動能。即日起，本報開設(shè)“硬核科技背后的創(chuàng)新故事”欄目，記者深入一線，探秘硬核科技，講述創(chuàng)新故事，聚焦黨的二十屆三中全會最新部署，感受科技創(chuàng)新催生出的新產(chǎn)業(yè)、新模式、新動能，展現(xiàn)廣大科技工作者奮發(fā)有為、積極投身科技創(chuàng)新事業(yè)的精神面貌。

塔克拉瑪干沙漠腹地，“地殼一號”鉆聲轟鳴，一口8795米深的油氣鉆井即將順利完成。

“8000米以上的井不好打?！奔执髮W建設(shè)工程學院教師范悅帥望著眼前的鉆機，給出了解釋：“一般的石油鉆機，鉆探一口五六千米深的石油井，至少需要大半年才能完成，但在‘地殼一號’這里，這口井95天就能完成?！?/p>

從過去鉆探深度五六千米，到如今的8000米以上；

從過去鉆井時間至少大半年，到現(xiàn)在的3個月左右；

從過去的望塵莫及，到刷新亞洲國家實施的大陸科學鉆井新紀錄；

…………

“地殼一號”，這臺高60米、占地超1萬平方米、鉆深能力達1萬米的自主研發(fā)科學超深井地表鉆機，是如何誕生的？記者進行了探訪。

一次次迎難而上——

攻克難關(guān)，填補科研領(lǐng)域空白

2014年4月13日零點，“地殼一號”在黑龍江大慶的安達“松科2井”現(xiàn)場開鉆。

2015年冬季，“松科2井”鉆井現(xiàn)場，“地殼一號”副總設(shè)計師、吉林大學建設(shè)工程學院教授王清巖，正和幾位科研骨干站在“地殼一號”下，邊焦急地踱步，邊斜向上看著鉆機二層臺的井架和還未安裝到位的自動排管機。

原本一兩個小時就可以安裝到位的任務(wù)，由于井架工人對設(shè)備的熟悉程度不夠，已經(jīng)在寒冷的高空折騰了3個多小時。眼看就要天黑了，怎么辦？王清巖不顧勸阻，親自上場，通過吊籠從二層臺下部登上安裝點位。

“吊車將王教授送上40米高空，相當于十幾層樓。天寒地凍，狂風呼嘯。吊籠搖搖晃晃，我們也冷汗直冒?！比虆⑴c“地殼一號”萬米鉆機研發(fā)的吉林大學建設(shè)工程學院石油工程系主任高科教授說。

趕在太陽落山之際，排管機接口終于對接完成?！鞍踩竭_地面后，王教授坦言：咋不害怕，自己本就有些恐高，雙腿都發(fā)軟。但為了快速解決問題，必須親自上去?！备呖苹貞洝?/p>

類似的故事不勝枚舉。項目啟動之初，為盡快拿出設(shè)計方案，“地殼一號”總設(shè)計師孫友宏教授經(jīng)常與眾人討論至深夜。2013年，在生產(chǎn)企業(yè)四川宏華石油設(shè)備有限公司，為加快研發(fā)進度，研究人員蹬著三輪車，載著“地殼一號”部件，在間隔三四公里的生產(chǎn)、質(zhì)檢、調(diào)試廠區(qū)往返。2013年10月，50余輛大型拖掛卡車裝載著被分拆成零件的“地殼一號”，將其從“誕生地”四川廣漢運往黑龍江大慶“松科2井”所在地，全程3456.7公里，孫友宏跟隨車隊，全程指揮運輸……

自主研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)及裝備成為“地殼一號”萬米鉆機的核心。研發(fā)團隊攻克了深部鉆探鉆頭壓力控制精度低、深部鉆探裝備轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)速度低、設(shè)備自動化程度低等三大技術(shù)難題，突破了高轉(zhuǎn)速全液壓頂部驅(qū)動鉆進、高精度自動化擺排管、高速度鉆桿柱自動擰卸輸送等多項關(guān)鍵技術(shù)。

驗收評定時，專家組對“地殼一號”萬米鉆機給出高度評價：整機集成度高、自動化程度高、運行平穩(wěn)，填補了我國在超深孔科學鉆探鉆機領(lǐng)域的空白，全面提升了我國鉆機整機及關(guān)鍵部件的設(shè)計和加工水平。

6月23日晚上，吉林大學建設(shè)工程學院泰來街實踐教學基地，燈火通明。

數(shù)米長的鉆機實物樣機正在工作，不同于傳統(tǒng)鉆機的單鉆頭鉆進，它具有異向回轉(zhuǎn)的雙鉆頭，可實現(xiàn)扭矩動態(tài)自平衡。高科和同事帶著學生記錄數(shù)據(jù)。

“這是我們獨創(chuàng)的仿生自平衡鉆具，這種鉆進技術(shù)不依賴鉆機和鉆桿就能順利進行鉆進，能夠保證鉆井質(zhì)量并減少能量損失，尤其是在深部鉆探中效果更加明顯?！备呖平榻B。目前，該項研究已獲40余項發(fā)明專利授權(quán)和5件軟件著作權(quán)。

一個個科研突破——

自主創(chuàng)新，探求地球深部奧秘

“上天、入地、下海、登極”承載著人類探索自然的偉大壯舉。

由于地球深部高溫、高壓和高地應(yīng)力等極端條件的制約，人類對自身站立的星球“內(nèi)核”知之甚少。

從地表往深處挖掘，地球演變的歷史就記錄在層層疊疊的巖石之中。打一口科學鉆探井，獲取一段段圓柱形的巖心，如同為神秘的地球深部做一次“微創(chuàng)切片”。

科學鉆探是獲取地球深部實物信息的唯一手段，取得連續(xù)完整的巖心，是“地殼一號”重要的科研使命之一。

為滿足地球深部探測工程的重大需求，中國地質(zhì)調(diào)查局啟動了“深部探測技術(shù)與實驗研究專項”，其中一個項目便是“深部探測關(guān)鍵儀器裝備研制與實驗”，由“時代楷?！薄⒓执髮W已故教授、博士生導師黃大年擔任負責人。項目中的課題之一，就是研制“地殼一號”萬米科學鉆機。

2018年，在“松科2井”現(xiàn)場，“地殼一號”鉆至地殼7018米深處，成功取出總長度4014米的連續(xù)完整巖心。至此，我國重大鉆探裝備研發(fā)支撐創(chuàng)造了亞洲國家實施的大陸科學鉆井新紀錄，成為世界上第三個掌握地下萬米科學超深井鉆探能力的國家。

高科對此記憶猶新：“不同深度巖層的顏色和成分各不相同，黃色的砂巖、黑色的泥巖……它們記載著地球內(nèi)部的變化和演化過程?！?/p>

經(jīng)過地質(zhì)科學家們對巖心的礦物成分、沉積構(gòu)造、同位素測量等分析和研究，還原了白堊紀氣候和生物生存場景，直接證明當前對物種大滅絕各種假說的正確性。

除陸地氣候研究外，透過“地殼一號”，學者們還看到了科學與工業(yè)結(jié)合的途徑。“松科2井”地處松遼盆地，是我國最主要的含油氣盆地之一。鉆探過程中，科研人員發(fā)現(xiàn)松遼盆地下厚達102米的頁巖氣層，其中甲烷的平均含量達86%。而在井深4400到7018米處，則發(fā)現(xiàn)了具備開發(fā)條件的盆地型干熱巖地層，可提供穩(wěn)定且清潔的地熱能。

一口口鉆井投產(chǎn)——

產(chǎn)研結(jié)合，助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展

7月4日，在塔克拉瑪干沙漠腹地，“地殼一號”正在忙碌。“本次鉆探‘地殼一號’用時95天，單日最高鉆井深度達1.6公里，對節(jié)本增效幫助很大?！眲倧你@探現(xiàn)場回來的范悅帥說。

為加快推進我國油氣資源勘探開發(fā)戰(zhàn)略，“地殼一號”萬米鉆機在圓滿完成“松科2井”任務(wù)后，于2019年5月奔赴新疆塔里木盆地開始執(zhí)行超深層油氣鉆井工程任務(wù)。截至目前，“地殼一號”萬米鉆機已完成6口井深超8000米和1口井深超9000米的油氣鉆井工程。

“7口井，每口都打出了油氣?！备呖普Z氣自豪，“在新疆的5年時間，‘地殼一號’表現(xiàn)優(yōu)異，沒有出現(xiàn)任何大的技術(shù)問題。預計明年，‘地殼一號’將回到‘誕生地’，進行一次全方位保養(yǎng)檢修?！?/p>

高科口中的“誕生地”，正是四川宏華石油設(shè)備有限公司。

2023年8月，四川宏華石油設(shè)備有限公司召開發(fā)布會，推出智能鉆機1.0樣機。這是公司在“地殼一號”研發(fā)基礎(chǔ)上，結(jié)合市場需求，推出的智能化商用石油鉆探設(shè)備。智能鉆機1.0能夠在提鉆、排管機、頂驅(qū)等石油鉆探關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實現(xiàn)一鍵聯(lián)動，提高生產(chǎn)效率?！案咝Ｔ瓌?chuàng)能力強，企業(yè)研發(fā)力量大。校企合作，能很好地補齊短板，在推動科技發(fā)展的同時，帶動裝備制造業(yè)的發(fā)展?！彼拇ê耆A石油設(shè)備有限公司總經(jīng)理呂蘭說。

“地殼一號”鉆機相關(guān)技術(shù)成果還應(yīng)用于“極光”號極地鉆機，該設(shè)備成為我國制造的首臺可以在零下55攝氏度環(huán)境作業(yè)的極地鉆機。“極光”號負責執(zhí)行俄羅斯北極圈亞馬爾高寒地區(qū)油氣勘探作業(yè)，這是中俄能源合作的重大項目，也是中國提出“一帶一路”倡議后實施的首個海外特大型項目。

本期統(tǒng)籌：楊爍壁

版式設(shè)計：張丹峰

《 人民日報 》（ 2024年08月04日 04 版）