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【杰出校友】地大骄傲——我校77级校友张金昌参与的重大项目拿下四项世界第一

发布时间:2018-05-31 来源:矿业报 作者:

近日,我国地质领域传来特大喜讯,由我校77级校友张金昌担任工程总指挥的松辽盆地大陆深部科学钻探工程松科二井5月26日完井,完钻入地井深7018米,亚洲大陆科学钻井之最!钻探挖石,打开探秘地球深部的通道。

地球圈层结构示意图

这是我国“向地球深部进军”的又一标志性成就,国际大陆科学钻探计划发来的贺信中表示,松科二井深度史无前例,该项目不仅对中国大陆科学钻探,而且对大陆科学钻探工作具有“引领”作用,在科学上、技术上和国际合作上都是“灯塔性”样板工程。

四项世界第1和两项重大突破

“地壳一号”万米钻机,松科二井完井结构及取心成果图

7018米,岩芯

松科二井团队创造了311毫米大口径连续取心最长(1650米)、三种不同口径(311毫米、216毫米、152毫米)单回次取心最长(30米、41米、33米)的世界纪录,大幅提高了施工效率和岩心采取率,缩短了施工周期,降低了成本,确保了全球最完整最连续的白垩纪陆相地层记录的获取和科学目标的实现。

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。

松科二井成功研发抗高温的水基钻井液、固井等系列技术,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好了技术储备。

创新了超深井大口径钻探技术体系,创造了深部钻探取心四项世界纪录,大幅度提高了施工效率和岩心采取率。攻克了超高温钻井等地球深部探测技术难题,取得了深部钻探连续取心、超高温钻探、井壁维护等关键技术的突破性进展。

松科二井在世界上首次研发并成功应用大口径一次取心成井等技术,将钻进速度提高了2倍。成功研发了抗高温钻探技术,创造了国内最高温度(241℃)条件下钻进的新纪录。

 

311毫米超大口径超千米连续取心

“松科二井”工程总指挥张金昌对攻克高温的过程记忆犹新。他表示,项目团队对大庆曾经的钻探井资料进行过收集与梳理,应对高温进行了预案,寻找到一条最可行的技术路线,改变传统泥浆体系,最终成功克服了高温,创造了新纪录。

 

 张金昌介绍松科二井钻探情况

院士专家怎么看?

在成果鉴定会上,经过院士专家反复质询,最终认定松科二井形成多方面重要成果。

在成果鉴定会上,我校校友侯增谦院士认为“松科二井”创建了完整的松辽盆地陆相地层标准剖面——“金柱子”,建立了松辽盆地演化新模式,提出了松辽盆地有机质多因素富集新认识,丰富了白垩纪陆相生油理论。他将地球深部比喻成一个强大引擎,“深部的变化控制了地表浅层的运动。松科二井就像插到地下的显微镜,通过研究深部的物质、结构、组成、动力学过程,有助于最后了解整个地球系统的运作。6500米厚的完整的陆相地层标准剖面,也就是金柱子,是今后全球地层对比研究的一个重要标尺。”

松科二井工程完钻深度7018米,超额完成了预定目标,成为亚洲国家组织实施的最深大陆科学钻井,显著提升了我国在地球深部探测领域的科技创新能力和国际影响力。

作为松科二井项目首席科学家,王成善院士在评审会上感慨地说:“这个深度代表了中国的入地能力,也代表了我们在陆地的水平。我们以高于96%的取心率,获得了连续完整的6500米岩心,创下了大陆和大洋科学计划最长的岩心纪录,代表了中国钻探工程的技术。”

完钻井深7018米,使得松科二井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。

国际大陆科学钻探计划发来的贺信中表示,松科二井深度史无前例,该项目不仅对中国大陆科学钻探,而且对大陆科学钻探工作具有“引领”作用。

松科二井工程,发现了松辽盆地深部具有良好的页岩气显示,发现了盆地型高温干热岩储层,展示了松辽盆地具有良好的深部能源资源潜力。

在盆地深部断陷沙河子组和火石岭组(3350米以深)地层中发现页岩气气测异常43层,累计厚度102米,甲烷占全烃组分平均含量的86%。在井深4400米~7018米发现150℃~240℃高温的干热岩体。

康玉柱院士表示:“这个深度鼓舞人心、意义重大。建立了盆地的双层结构模式,不仅对松辽盆地,对理解我国东部盆地演化过程以及深部油气生成都具有一定的启示。”

松科二井工程获得了全球最完整最连续白垩纪陆相地层记录、气候变化主要控制因素和气候波动重大事件等3项重要证据,首次实现了对白垩纪最完整最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画,重建了白垩纪陆相百万年至10万年尺度气候演化历史。

张洪涛认为,关于白垩纪气候变化的分析是松科二井成果中的一个亮点。目前国内外在这个领域还处于空白阶段,下一步可以继续延伸,在白垩纪以后的气候趋势、灭绝以后生物的形成进行分析,给气候变化的专家带来一些参考和启迪。

松辽盆地有全球最典型的早白垩纪陆相地层,松科二井对记录完整、层序清楚的地层做了高分辨率精细的刻画,对揭示气候演变提供了详细的信息,有助于我们研究过去的气候变化。更重要的是,松科二井为未来气候演变提供了一定的启示。