“鬆遼盆地大陸科學鑽探2號井”是全球第一口鑽穿白堊紀陸相地層的大陸科學鑽探井，設計井深為(wei) 6400米。

 地球平均半徑6371千米，而當今世界最深的鑽孔也就12262米。也就是說，人類花了大約300年，僅(jin) 向地心鑽進了大約0.2%。用中國科學院院士高銳的話說，“如果把地球比作一個(ge) 雞蛋的話，現在連雞蛋皮都沒鑽破！”

 這個(ge) 12262米深的鑽孔還是前蘇聯的科拉超深井創造的紀錄，迄今20多年無人打破。不過，11月15日召開的香山科學會(hui) 議上傳(chuan) 出令人振奮的消息，我國科學家們(men) 提出大膽設想，將在中國鑽若幹口超過萬(wan) 米，甚至打破前蘇聯科拉超深井紀錄的特深鑽孔。這將使我國的地球科學研究水平提升至國際先進水平。

 尋找藏在地下的答案和資源

 正如人最不了解的是自己一樣，人類雖然世世代代生活在地球上，卻對它所知甚少。很多看似很簡單的地球科學問題，至今仍沒有確切答案。

 比如，地震的原因是什麽(me) ？地殼中有什麽(me) 樣的流體(ti) ？是什麽(me) 力引發了造山運動？地殼中曾經和正在進行什麽(me) 樣的物理化學過程？

“如果能夠打造若幹條通往地球深部的通道，並在地層深處埋設長期觀測的儀(yi) 器，建立起對地球內(nei) 部進行長期觀測的網絡，那麽(me) 上述問題或許可以在一定程度上得到回答。”中國地質調查局原副局長王達說。

 另一個(ge) 原因，與(yu) 地底下豐(feng) 富的自然資源相關(guan) 。

 目前世界先進水平的礦產(chan) 勘探開采深度已達2500米至4000米，而我國大多在500米以內(nei) 。科學家估計，如果我國的礦產(chan) 勘查深度能從(cong) 平均500米增至2000米，我國的金屬資源量可以翻一番。

 事實證明，地球更深處埋藏著眾(zhong) 多“驚喜”，這也是為(wei) 什麽(me) 特深層油氣資源已經成為(wei) 全球勘探開發的熱點。中國石化石油工程技術研究院高級工程師曾義(yi) 金介紹，截至2014年底，全世界6000米以上的超深層油氣藏104個(ge) ，8000米以上的有28個(ge) ，其中包括我國的塔裏木油田。除了油氣，還有大量的地熱資源等待我們(men) 去開發利用。

 地球“三高”堪稱世界級難題

 要鑽這麽(me) 深的井，需要利用強大的機器，鑽透一層又一層堅硬的岩石。“在這個(ge) 過程中，會(hui) 遭遇很多世界級難題。”吉林大學副校長孫友宏介紹，其中就包括地球的“三高”問題。

 第一“高”是高溫。科學家預計，鑽到地球深處超萬(wan) 米處，溫度將達到300攝氏度以上。這意味著，鑽探機器上所使用的孔底馬達、震擊器、軸承密封等材料得耐得住這樣的高溫才行。可惜現階段很多材料的耐高溫性能還沒這麽(me) 厲害。

 第二“高”是高壓。如果鑽孔深度達到一萬(wan) 多米，預計井內(nei) 泥漿壓力將達到175MPa以上，地層壓力將達到400MPa。而現有很多測量儀(yi) 器所能耐受的壓力為(wei) 140MPa到170MPa之間。更要命的是，在高溫、高壓之下，岩石的物理力學性質會(hui) 發生改變，容易破碎。一旦井壁岩石出現破碎，又會(hui) 嚴(yan) 重阻礙鑽井施工的順利進行。

 第三“高”是高地應力。所謂地應力，是地殼內(nei) 岩石在受到外力而變形時，各部分之間產(chan) 生相互作用的內(nei) 力。高地應力非常容易造成井壁垮塌、卡鑽等井下事故。前蘇聯的科拉超深井和德國的KTB井在6000米至7000米以下井段施工時，就曾因為(wei) 高地應力頻頻發生事故，從(cong) 而浪費了大量時間和經費。

 考驗科技實力的時刻到了

 據測算，鑽一口這樣的井需要花10年甚至20年時間，大約需要20億(yi) 人民幣。要想把這筆巨資花得響，必須得有十足的把握才能動工。為(wei) 此，科學家們(men) 提出了不少施工策略。

 就拿對付地球的高溫來說吧。對於(yu) 地球萬(wan) 米深處300攝氏度高溫，首先挑戰的是鑽具上的橡膠、尼龍等有機材料，比如鑽具的密封件。此外還有鑽具上使用的電子元器件，目前大多數元器件能耐受的最高溫度在200攝氏度以內(nei) 。

“最簡單直接的辦法就是研究出更耐高溫的橡膠、聚氨酯和電子元器件。”王達說，如果這些材料仍然達不到要求，可以嚐試用耐高溫的金屬材料來替代它們(men) 。

 還有一個(ge) 辦法是給鑽具降溫。比如泥漿可以提取到地麵進行冷卻，通過泥漿的循環來帶走鑽具內(nei) 的熱量。還有一個(ge) 設想是采用專(zhuan) 門的製冷設備，像空調一樣給鑽具降溫。遺憾的是，可以在高溫高壓環境下使用的製冷機目前還沒有誕生。

 為(wei) 了防止井壁坍塌，科學家提出，可以加大泥漿的密度，盡量縮小最大地應力與(yu) 最小地應力之間的差距。還可以采用多層套管或者膨脹套管來阻隔地層的崩塌。

 所以，表麵上看是打一口井，實際上卻是在考驗一個(ge) 國家的經濟實力、基礎工業(ye) 實力和整個(ge) 科技的發展水平。正如王達所言，要想完成世界第一的特深鑽孔，必須拿出世界第一的鑽探技術才行！（作者：劉園園）