前苏联超级大工程之科拉超深井,钻透地壳真心没那么容易

众所周知在二战期间美国与苏联就一直争个不停 , 战争结束后也没有停止 , 这不 , 苏联为了证明自己在某方面比老美强 , 就计划进行一项科学钻探 。


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计划位于俄罗斯摩尔曼斯克州的科拉半岛上挖掘一口超深井 , 也叫“地球望远镜计划” , 这口井叫做科拉超深井 。


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勘探工作于1970年5月24日开始 。 成千上万的科研人员中只有极少数的科学家得以到现场参加此项研究工作 。 所有参加此项钻探工作的人员均分得了一套莫斯科的公寓房 , 工作期间的月工资水平达到大学教授一年的年薪 。 钻井现场成立了十六个实验室对岩心进行研究 。 整个研究计划是在前苏联地质部长的直接领导下进行的 。 科拉超深井的钻探工作终止于1994年 , 井深12262米 。


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到1983年 , 该井的钻探深度已经达到了12000米 , 为此 , 决定停止进一步钻进 。 最后的262米是在1983-1993年间进行的 , 花了整整十年 。 停止钻进的官方理由是经费不足 。 而内部人员透露 , 真正的原因是井内有一些超自然的现象出现 , 所有人都说苏联是挖到了“地狱之门”,才被迫停工 。


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从开工到停工整整用了二十多年年 , 因为他们要钻探未知的深度 , 所以他们使用的方法经常要反复试验 。 这也解释了为什么该项目用了那么长时间 。 柯兹洛夫斯基还在书中说:“这项复杂的科拉超深洞钻头科学技术试验 , 是在只靠前苏联的科技的情况下完成的 。 ”


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科拉超深钻井是继苏联空间站、深海勘探船之后的第三大科研成果 , 一直是俄罗斯科学家的骄傲 。 当钻探深度达到9500米时 , 钻头钻进了一个含有黄金和钻石的地层 。 取出的岩芯经分析表明 , 金含量居然高达80克/吨 。 要知道金含量达到4克/吨的金矿层就具有商业开采价值 , 地球表层中很少能找到金含量超过10克/吨的矿层 , 相比之下这里几乎是金子的宝藏 。


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前苏联实行的这次深井钻探可谓是历经了千难困苦 , 就到目前为止 , 井底的高温高压一直是难以逾越的障碍 , 按当时的技术条件来看 , 不得不说俄毛子的探索进取精神真是可嘉 。

地球“三高”堪称世界级难题

要钻这么深的井 , 需要利用强大的机器 , 钻透一层又一层坚硬的岩石 。 “在这个过程中 , 会遭遇很多世界级难题 。 ”吉林大学副校长孙友宏介绍 , 其中就包括地球的“三高”问题 。

第一“高”是高温 。 科学家预计 , 钻到地球深处超万米处 , 温度将达到300摄氏度以上 。 这意味着 , 钻探机器上所使用的孔底马达、震击器、轴承密封等材料得耐得住这样的高温才行 。 可惜现阶段很多材料的耐高温性能还没这么厉害 。

第二“高”是高压 。 如果钻孔深度达到一万多米 , 预计井内泥浆压力将达到175MPa以上 , 地层压力将达到400MPa 。 而现有很多测量仪器所能耐受的压力为140MPa到170MPa之间 。 更要命的是 , 在高温、高压之下 , 岩石的物理力学性质会发生改变 , 容易破碎 。 一旦井壁岩石出现破碎 , 又会严重阻碍钻井施工的顺利进行 。

第三“高”是高地应力 。 所谓地应力 , 是地壳内岩石在受到外力而变形时 , 各部分之间产生相互作用的内力 。 高地应力非常容易造成井壁垮塌、卡钻等井下事故 。

地球平均半径6371千米 , 而科拉超深井是12262米 。 也就是说 , 人类花了大约300年 , 仅向地心钻进了大约0.2% 。 “如果把地球比作一个鸡蛋的话 , 现在连鸡蛋皮都没钻破!”