地殼一號是由吉林大學(xué)自主研發(fā)設(shè)計、四川宏華石油設(shè)備有限公司制造生產(chǎn)的中國首臺萬米大陸科學(xué)鉆探設(shè)備。其占地1萬多平方米，高60米，鉆進(jìn)能力可達(dá)到1萬米，主要用于松遼盆地國際大陸科學(xué)鉆探工程、地球演變和古氣候研究、中國地殼的立體探測、能源探測等方面的研究。
2009年，吉林大學(xué)開始研發(fā)“地殼一號”。2013年3月27日，地殼一號自動擺排管機(jī)順利通過驗收；同年10月15日，50輛大型拖車裝載著被分拆成零件的地殼一號從四川省廣漢市出發(fā)前往東北。次年4月13日，地殼一號在位于松遼盆地的松科二井現(xiàn)場實施開鉆作業(yè)。2018年，松科二井正式完井；同年6月2日，地殼一號完鉆井深7018米，創(chuàng)亞洲國家大陸科學(xué)鉆井新紀(jì)錄，標(biāo)志著中國成為繼俄羅斯和德國之后，世界上第三個擁有實施萬米大陸鉆探計劃專用裝備和相關(guān)技術(shù)的國家。2019年5月至2024年7月，地殼一號在新疆塔里木盆地分別完成了6口完鉆井深超8000m和1口井深超9000m的油氣鉆井工程。
地殼一號的成功研制解決了中國深部鉆探裝備轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)速度低、設(shè)備自動化程度低和深部鉆探鉆頭壓力控制精度低的三大技術(shù)難題，填補(bǔ)了中國在深部大陸科學(xué)鉆探裝備領(lǐng)域空白，提高了中國超深井科學(xué)鉆探裝備的技術(shù)水平。
歷史沿革
研發(fā)背景
科學(xué)鉆探是獲取地球深部物質(zhì)、了解地球內(nèi)部信息最直接、有效、可靠的方法，是地球科學(xué)發(fā)展不可缺少的重要支撐，也是解決人類社會發(fā)展面臨的資源、能源、環(huán)境等重大問題不可缺少的重要技術(shù)手段。20世紀(jì)70年代以來，很多發(fā)達(dá)國家陸續(xù)實施多項科學(xué)鉆探計劃。而大陸科學(xué)鉆探工程開始于20世紀(jì)60年代初，中國最深的科學(xué)鉆探孔為CCSD-1孔，深度僅為5158米。
因此為滿足地球深部探測工程的重大需求，中國于2009年啟動了“深部探測技術(shù)與實驗研究專項”，其中第九項目“深部探測關(guān)鍵儀器裝備研制與實驗”由吉林大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師黃大年擔(dān)任負(fù)責(zé)人，該項目的第五課題“深部大陸科學(xué)鉆探裝備研制”由時任吉林大學(xué)副校長孫友宏教授擔(dān)任負(fù)責(zé)人，聯(lián)合四川宏華集團(tuán)，經(jīng)過4年多的努力，研發(fā)出中國首臺萬米大陸科學(xué)鉆探專用裝備——“地殼一號”萬米鉆機(jī)。
發(fā)展歷程
2013年3月27日，深部探測專項（SinoProbe）組織中外同行專家，對吉林大學(xué)承擔(dān)的“深部大陸科學(xué)鉆探裝備研制”課題的階段性研究成果“地殼一號”自動擺排管機(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場驗收，并最終順利通過驗收。同年10月15日，50輛大型拖車裝載著被分拆成零件的地殼一號從四川省廣漢市出發(fā)前往黑龍江省安達(dá)市，執(zhí)行“松遼盆地白堊紀(jì)大陸科學(xué)鉆探”“深部大陸科學(xué)鉆探裝備研制”等多項科學(xué)研究任務(wù)。10月19日，地殼一號被運達(dá)黑龍江省安達(dá)市松科2井施工現(xiàn)場，宏華集團(tuán)從中國各井場抽調(diào)技術(shù)骨干，在中國國家深部探測課題組、吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院相關(guān)專家的指導(dǎo)下，克服雪霧等不利條件，經(jīng)過近40天的緊張施工，順利完成吊裝施工工序。
2014年4月10日，地殼一號完成了鉆機(jī)的現(xiàn)場調(diào)試工作。同月13日零點，地殼一號在位于松遼盆地的松科二井現(xiàn)場實施開鉆作業(yè)。2018年，松科二井正式完井，超額完成預(yù)定目標(biāo)，在理論、技術(shù)、工程、裝備等方面均實現(xiàn)了重大突破，極大地提升了中國地球深部探測的能力和影響力。同年6月2日，地殼一號正式宣布完成“首秀”，以完鉆井深7018米創(chuàng)亞洲國家大陸科學(xué)鉆井新紀(jì)錄，標(biāo)志著中國成為繼俄羅斯和德國之后，世界上第三個擁有實施萬米大陸鉆探計劃專用裝備和相關(guān)技術(shù)的國家。2019年5月至2024年7月，地殼一號在新疆塔里木盆地分別完成了6口完鉆井深超8000m和1口井深超9000m的油氣鉆井工程。
基本構(gòu)造
地殼一號占地1萬多平方米，高60米，鉆進(jìn)能力可達(dá)到1萬米，其設(shè)備拆解包裝為126件，總體積6000余立方米，總重量達(dá)1500多噸。其中長度超過10米的結(jié)構(gòu)件有33件，單件最大長度為13米，單件最大重量約40噸。地殼一號萬米鉆機(jī)將石油鉆井裝備和先進(jìn)的地質(zhì)鉆探技術(shù)有機(jī)結(jié)合，主體由現(xiàn)有成熟的特深孔石油鉆井裝備關(guān)鍵部件優(yōu)化改進(jìn)而成。
地殼一號擁有高速大扭矩全液壓頂部驅(qū)動鉆井裝置、主輔電機(jī)控制鉆壓裝置、懸掛式塔上鉆柱自動排放裝置、井口鉆具自動擰卸裝置、舉升式自動運送鉆具裝置等，地殼一號全液壓頂驅(qū)是 “ 地殼一號 ” 萬米鉆機(jī)的核心組成部分 ，該裝置采用現(xiàn)代機(jī)電液一體化技術(shù)完成設(shè)計 ，主體由提升裝置 、遙控內(nèi)防噴器 、手動內(nèi)防噴器 、主傳動系 統(tǒng) 、回轉(zhuǎn)頭總成 、 卡盤式背鉗 、可 開合滑車 、水龍頭總成等部件組成。
關(guān)鍵技術(shù)
地殼一號主要包括全液壓頂部驅(qū)動鉆進(jìn)技術(shù)、鉆桿柱自動擺排管技術(shù)、鉆具自動擰卸技術(shù)和鉆具自動送進(jìn)技術(shù)。
主要功能
地殼一號采用國際先進(jìn)水平的機(jī)電數(shù)字一體化設(shè)計，充分發(fā)揮先進(jìn)的數(shù)控電傳優(yōu)勢，簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)。其主要功能實現(xiàn)數(shù)字控制，具備信息化、智能化功能。鉆機(jī)功率配備大、能力強(qiáng)，可最大限度滿足鉆井新工藝的要求，提高鉆井時效。通過地殼一號可完成松遼盆地白堊紀(jì)大陸科學(xué)鉆探工程，開展連續(xù)高分辨率陸相沉積記錄和溫室氣候變化研究；這也是國際大陸科學(xué)鉆探計劃(ICDP)在中國資助的第三個項目，可兌現(xiàn)中國政府對國際大陸科學(xué)鉆探計劃(ICDP)的承諾；同時也是國土資源部深部探測技術(shù)與實驗研究專項中深部大陸科學(xué)鉆探裝備研制課題的試驗項目，可完成該課題所有研究內(nèi)容的生產(chǎn)試驗任務(wù)。
地殼一號通過鉆頭的掘進(jìn)，從而獲得地下不同深度的巖芯，借此可以研究地下巖層的性狀，進(jìn)而可以得知地下的地質(zhì)情況，在尋找礦產(chǎn)資源、研究地質(zhì)時期氣候變遷和地球演變方面具有重要作用。
應(yīng)用領(lǐng)域
地殼一號主要用于松遼盆地國際大陸科學(xué)鉆探工程，除進(jìn)行地球演變和古氣候研究，還用于中國地殼的立體探測、能源探測等方面的研究。
價值意義
地殼一號以完鉆井深7018米創(chuàng)亞洲國家大陸科學(xué)鉆井新紀(jì)錄，標(biāo)志著中國成為繼俄羅斯和德國之后，世界上第三個擁有實施萬米大陸鉆探計劃專用裝備和相關(guān)技術(shù)的國家。它的成功研制解決了中國深部鉆探裝備轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)速度低、設(shè)備自動化程度低和深部鉆探鉆頭壓力控制精度低的三大技術(shù)難題，突破了高轉(zhuǎn)速全液壓頂部驅(qū)動鉆進(jìn)、高精度自動化擺排管、高速度鉆桿柱自動擰卸輸送和高精度自動送鉆四大深部鉆探裝備關(guān)鍵技術(shù)，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能深部科學(xué)鉆探裝備和配套裝置，填補(bǔ)了中國在深部大陸科學(xué)鉆探裝備領(lǐng)域空白，提高了中國超深井科學(xué)鉆探裝備的技術(shù)水平。其被形象地譽(yù)為了解地球內(nèi)部信息的“望遠(yuǎn)鏡”，也是吉林大學(xué)校企合作、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的重要標(biāo)志性成果。
參考資料 >
7018米！中國科學(xué)家“向地球深部進(jìn)軍”.中國政府網(wǎng).2024-03-28
吉林黑科技 “地殼一號”向地球深部進(jìn)軍！.人民網(wǎng).2024-07-31
“地殼一號”萬米鉆機(jī)相關(guān)技術(shù)成果獲廣泛應(yīng)用.荊楚網(wǎng).2024-07-31
吉林大學(xué)研發(fā)“地殼一號”：鉆探深度可達(dá)1萬米.吉林大學(xué).2024-08-01
“地殼一號”鉆機(jī):將人類視距延伸至地下萬米.中國日報網(wǎng).2024-03-28
“地殼一號”萬米鉆機(jī)自動擺排管機(jī)順利通過驗收.吉林大學(xué).2024-07-31
“地殼一號”鉆機(jī): 將人類“視距”延伸至地下萬米.光明科技.2024-03-28
吉林黑科技 “地殼一號”向地球深部進(jìn)軍！.人民網(wǎng).2024-07-31
吉林大學(xué)“地殼一號”科技成果成為國家戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域新跨越.吉林大學(xué)新聞中心.2024-08-01
7018米！中國科學(xué)家“向地球深部進(jìn)軍”.內(nèi)蒙古新聞網(wǎng).2024-08-01
“地殼一號”鉆機(jī)：將人類“視距”延伸至地下萬米.百家號.2024-08-01
中國首臺萬米大陸科學(xué)鉆探專用鉆機(jī)從四川正式啟運.新浪網(wǎng).2024-08-01
“地殼一號”萬米鉆機(jī)順利完成安裝.吉林大學(xué).2024-08-01
“地殼一號”萬米鉆機(jī)正式開鉆.吉林大學(xué).2024-08-01
“地殼一號”萬米鉆探機(jī)奔赴大慶.中國水運網(wǎng).2024-08-01
“地殼一號”萬米鉆機(jī)成功首秀 完鉆井深創(chuàng)新紀(jì)錄.中國青年網(wǎng)-新聞.2024-08-01
“地殼一號”萬米鉆機(jī)相關(guān)技術(shù)成果獲廣泛應(yīng)用.百家號.2024-08-01
“地殼一號”鉆機(jī)： 將人類“視距”延伸至地下萬米.科技日報.2024-08-01
中央電視臺科教頻道報道宏華集團(tuán)萬米鉆機(jī).宏華（中國）投資有限公司官網(wǎng).2024-08-01