向地球深處探秘（硬核科技背后的創新故事）

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新驅動發展戰略，提出加快建設創新型國家的戰略任務，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，充分激發科技人員積極性、主動性、創造性，有力推進科技自立自強，我國科技事業取得歷史性成就、發生歷史性變革。

“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”號探秘萬米深海……中國式現代化要靠科技現代化作支撐，實現高質量發展要靠科技創新培育新動能。即日起，本報開設“硬核科技背后的創新故事”欄目，記者深入一線，探秘硬核科技，講述創新故事，聚焦黨的二十屆三中全會最新部署，感受科技創新催生出的新產業、新模式、新動能，展現廣大科技工作者奮發有為、積極投身科技創新事業的精神面貌。

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。”吉林大學建設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。”

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，填補科研領域空白

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”現場開鉆。

2015年冬季，“松科2井”鉆井現場，“地殼一號”副總設計師、吉林大學建設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，由于井架工人對設備的熟悉程度不夠，已經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。”全程參與“地殼一號”萬米鉆機研發的吉林大學建設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。“安全到達地面后，王教授坦言：咋不害怕，自己本就有些恐高，雙腿都發軟。但為了快速解決問題，必須親自上去。”高科回憶。

類似的故事不勝枚舉。項目啟動之初，為盡快拿出設計方案，“地殼一號”總設計師孫友宏教授經常與眾人討論至深夜。2013年，在生產企業四川宏華石油設備有限公司，為加快研發進度，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、質檢、調試廠區往返。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……

自主研發的關鍵技術及裝備成為“地殼一號”萬米鉆機的核心。研發團隊攻克了深部鉆探鉆頭壓力控制精度低、深部鉆探裝備轉盤回轉速度低、設備自動化程度低等三大技術難題，突破了高轉速全液壓頂部驅動鉆進、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鍵技術。

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，填補了我國在超深孔科學鉆探鉆機領域的空白，全面提升了我國鉆機整機及關鍵部件的設計和加工水平。

6月23日晚上，吉林大學建設工程學院泰來街實踐教學基地，燈火通明。

數米長的鉆機實物樣機正在工作，不同于傳統鉆機的單鉆頭鉆進，它具有異向回轉的雙鉆頭，可實現扭矩動態自平衡。高科和同事帶著學生記錄數據。

“這是我們獨創的仿生自平衡鉆具，這種鉆進技術不依賴鉆機和鉆桿就能順利進行鉆進，能夠保證鉆井質量并減少能量損失，尤其是在深部鉆探中效果更加明顯。”高科介紹。目前，該項研究已獲40余項發明專利授權和5件軟件著作權。

一個個科研突破——

自主創新，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、高壓和高地應力等極端條件的制約，人類對自身站立的星球“內核”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，中國地質調查局啟動了“深部探測技術與實驗研究專項”，其中一個項目便是“深部探測關鍵儀器裝備研制與實驗”，由“時代楷模”、吉林大學已故教授、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米的連續完整巖心。至此，我國重大鉆探裝備研發支撐創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……它們記載著地球內部的變化和演化過程。”

經過地質科學家們對巖心的礦物成分、沉積構造、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結合的途徑。“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，科研人員發現松遼盆地下厚達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，則發現了具備開發條件的盆地型干熱巖地層，可提供穩定且清潔的地熱能。

一口口鉆井投產——

產研結合，助力產業發展

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，對節本增效幫助很大。”剛從鉆探現場回來的范悅帥說。

為加快推進我國油氣資源勘探開發戰略，“地殼一號”萬米鉆機在圓滿完成“松科2井”任務后，于2019年5月奔赴新疆塔里木盆地開始執行超深層油氣鉆井工程任務。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。”高科語氣自豪，“在新疆的5年時間，‘地殼一號’表現優異，沒有出現任何大的技術問題。預計明年，‘地殼一號’將回到‘誕生地’，進行一次全方位保養檢修。”

高科口中的“誕生地”，正是四川宏華石油設備有限公司。

2023年8月，四川宏華石油設備有限公司召開發布會，推出智能鉆機1.0樣機。這是公司在“地殼一號”研發基礎上，結合市場需求，推出的智能化商用石油鉆探設備。智能鉆機1.0能夠在提鉆、排管機、頂驅等石油鉆探關鍵環節，實現一鍵聯動，提高生產效率。“高校原創能力強，企業研發力量大。校企合作，能很好地補齊短板，在推動科技發展的同時，帶動裝備制造業的發展。”四川宏華石油設備有限公司總經理呂蘭說。

“地殼一號”鉆機相關技術成果還應用于“極光”號極地鉆機，該設備成為我國制造的首臺可以在零下55攝氏度環境作業的極地鉆機。“極光”號負責執行俄羅斯北極圈亞馬爾高寒地區油氣勘探作業，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。

本期統籌：楊爍壁

版式設計：張丹峰

《 人民日報 》（ 2024年08月04日 04 版）