水母網4月18日訊 (YMG 記者 鄒春霞 通訊員 耿仁東 ) 日前， 由山東地礦三院承擔的中國東部海區大陸架科學鑽探項目順利完工：地礦三院在南黃海廢黃河口外海域， 由“探海1號”鑽探平臺向海底插入“探海神針”， 成功提取到海底2843.18米深度的完整岩心， 創造了全球海洋地球科學鑽探全取心孔深最高紀錄， 也首次證實了南黃海中-古生界海相地層油氣資源的存在。
目前， 地質專家們對這些從海底2800多米深取出的“心”正在進行VSP檢測， 以探尋地球海陸變遷之謎。
深海取“心”有怎樣的歷程？這項技術對我們探尋海洋財富有怎樣的意義？記者日前進行了探訪。
為啥取心？
深部鑽探是探尋海底寶藏的“鑰匙”
“這裡是南黃海中部隆起帶第一口最深的鑽井， 每鑽出一米岩心， 都有新的發現。 ”山東省第三地質礦產勘查院副總工程師陳師遜給記者科普了一下大陸架科學鑽探的重要性。
大陸架是全球海陸相互作用最為活躍的地區之一， 對全球性地質事件的回應也最為敏感， 是進行海陸地質對比研究的橋樑和紐帶；同時大陸架是人類重要的資源後備基地， 查明它的發育歷史與演化趨勢， 對於探查陸架盆地的油氣資源和進行海岸帶的開發與保護、維繫沿海地區經濟和社會的可持續發展都至關重要。
海底世界有多少寶藏？深部鑽探成為探尋海底世界的“鑰匙”。
“岩心就像一把尺子， 能夠驗證以前的一切推測。 ”陳師遜介紹， 以前科學家們猜測此地富含石油礦藏， 這次成功實現了2843.18米岩心的全提取， 首次證實了南黃海中-古生界海相地層油氣資源的存在。
“通過岩心， 專家們觀察到古生物的標本和化石， 揭示了一個完整的中-古生代地層的屬性， 很有意思的是， 我們還從此地取出大概是明朝時期， 與黃河古道相類似的沙質， 說明在那個時期， 黃河是從此地入海的。 ”陳師遜說。
海底取心難在哪兒？
海底“打孔”地層難測， 半液態岩心原狀取出
“探海1號”是中國東部海區大陸架科學鑽探工程CSDP-2井鑽探平臺。 該工程位於江蘇連雲港以東南黃海83海裡處， 距離海岸約154公里， 水深近30米。
相比陸地取心， 海上取心難度更大。 據記者瞭解， 該專案所在的第四系地層沙塵、淤泥多， 地層不穩定， 容易坍塌， 但專案要求不擾動土樣， 原狀取心， 而且要求大直徑終孔， 更是加大了鑽探難度， 對鑽探技術提出了更高要求。
陳師遜告訴記者， 以前他們在陸地上的鑽井軟土層比較淺， 接觸的多是花崗岩， 比較硬；而海底與陸地的岩性是不一樣的， 大多是沉積岩， 比較軟， 容易擾動、變形， 從海底一層層地探索地層的變化， 原狀取心很難。
在地質專家看來， 每一公分的岩心， 都是幾十萬年標誌， 打丟了一塊岩心， 幾百萬年的資料就丟失了。
“這麼深的地層不是鐵板一塊， 基本上由泥沙、淤泥、黏土組成， 有的還有熔岩， 像這種半液體形態的岩心，
“比如說打到下面沙類結構， 傳統做法是隨著鑽頭往下灌水， 然而用此種方法沙遇到水就散了， 所以我們創新使用三層管， 用PVC管包取岩心， 先把岩心‘包’起來再沖水， 這樣就不會被水沖散了。 ”正如海上鑽探公司副經理仲崇雷所說， 在陸地上打鑽， 岩心打丟了， 還可以挪個地補個岩心， 在海底不一樣， 打壞了取不出來不可能再去彌補。
為保證岩心取到位， 他們每次施工前雖然都有提前設計好的預案， 但兩班交接時還要交流鑽探情況， 根據取出的岩心情況， 現場及時調整方案， 這在一定程度上也反映出鑽孔施工的難度之大。
“探海神針”神在哪兒？
首創無擾動取心鑽具， 邊鑽邊擴孔邊護壁
在30多米深的海水下， 鑽頭要穿過南黃海海底2800多米的鬆散沉積物， 完整取到基底岩心。 在每一次更換鑽頭的過程中， 如何確保開放的井孔不坍塌、鑽杆順利進入鑽井、鑽頭再次抵達鑽井最底部？每一步在操作中都具有極大風險。
俗話講， 沒有金剛鑽， 不攬瓷器活兒。 提起地礦三院的“探海神針”來， 無論是鑽頭的硬度、種類， 還是鑽杆的設計、厚度等， 都有創新性的“法寶”。
“我們新特種鑽頭的工藝， 僅鑽頭的設計就達上百種， 在鑽頭的強度上有了較大的突破。 ”海上鑽探公司總工程師宋世傑介紹， 為了找到更合理的鑽杆設計， 如何調整合理的鑽杆厚度、材料等來滿足鑽探要求。 他們也開展了一些試驗和要求， 提出了一些創新性的思路和方案。
除了在鑽具和設計上自主創新，他們還在鑽探工藝上大膽嘗試創新並獲得成功。
“在這次任務中，我們首次使用了自主研發的超前無擾動取心鑽具，創新了鑽探工藝，在鑽探過程中邊鑽邊擴孔，為了保證孔壁，採用海水聚合物沖洗液進行護壁，為了保持鑽孔的垂直度，將常規的繩索取心應用於薄壁鑽鋌孔底加壓等措施。”宋世傑說，通過採取這一系列舉措，實現了第四系地層平均取心率達到91%，全孔取心率達到了97%，遠高於86%的基本要求。
“探海神針”有何動向？
啟動南海勘探任務
探秘海洋“財富”
“雖然取心工作結束了，但這個鑽孔對於將來我國的地震監測具有重要的意義。”據陳師遜介紹，“探海1號”井位處在兩個地震剖面的交叉處，對於解釋地震剖面，界定地層格架，有了最為權威和客觀的標本。
“隨著國家海洋強國戰略的提出，我們將積極依託國家地調局、國家海洋技術中心、中科院南海海洋研究所等相關單位，充分發揮“煙臺市海洋地質調查研究中心”平臺作用。進一步突出我院的海洋資源勘查特色、海洋工程勘察特色、海洋科學鑽探特色和淺海海洋工程裝備特色，加強海岸帶綜合地質研究，儘快成為我省乃至全國海洋地質工作有影響的隊伍。”通過山東地礦三院副院長張英傳的介紹，山東地礦三院未來的海洋戰略清晰可見。
“目前，我國海底財富仍然是個謎，相比陸地研究遠遠不夠，隨著國家越來越重視海洋研究，我們的項目也將越來越多。”據張英傳介紹，下一步山東地礦三院將啟動南海島礁勘探任務，“探海神針”可發揮更大的作用。
提出了一些創新性的思路和方案。除了在鑽具和設計上自主創新，他們還在鑽探工藝上大膽嘗試創新並獲得成功。
“在這次任務中，我們首次使用了自主研發的超前無擾動取心鑽具，創新了鑽探工藝，在鑽探過程中邊鑽邊擴孔，為了保證孔壁，採用海水聚合物沖洗液進行護壁，為了保持鑽孔的垂直度，將常規的繩索取心應用於薄壁鑽鋌孔底加壓等措施。”宋世傑說，通過採取這一系列舉措，實現了第四系地層平均取心率達到91%，全孔取心率達到了97%，遠高於86%的基本要求。
“探海神針”有何動向？
啟動南海勘探任務
探秘海洋“財富”
“雖然取心工作結束了，但這個鑽孔對於將來我國的地震監測具有重要的意義。”據陳師遜介紹，“探海1號”井位處在兩個地震剖面的交叉處，對於解釋地震剖面，界定地層格架，有了最為權威和客觀的標本。
“隨著國家海洋強國戰略的提出，我們將積極依託國家地調局、國家海洋技術中心、中科院南海海洋研究所等相關單位，充分發揮“煙臺市海洋地質調查研究中心”平臺作用。進一步突出我院的海洋資源勘查特色、海洋工程勘察特色、海洋科學鑽探特色和淺海海洋工程裝備特色，加強海岸帶綜合地質研究，儘快成為我省乃至全國海洋地質工作有影響的隊伍。”通過山東地礦三院副院長張英傳的介紹，山東地礦三院未來的海洋戰略清晰可見。
“目前，我國海底財富仍然是個謎，相比陸地研究遠遠不夠，隨著國家越來越重視海洋研究，我們的項目也將越來越多。”據張英傳介紹，下一步山東地礦三院將啟動南海島礁勘探任務，“探海神針”可發揮更大的作用。