原定15000米,钻到12262米无奈停止!科拉超深钻孔为何中途而废?


原定15000米,钻到12262米无奈停止!科拉超深钻孔为何中途而废?


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原定15000米,钻到12262米无奈停止!科拉超深钻孔为何中途而废?


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原定15000米,钻到12262米无奈停止!科拉超深钻孔为何中途而废?


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原定15000米,钻到12262米无奈停止!科拉超深钻孔为何中途而废?


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原定15000米,钻到12262米无奈停止!科拉超深钻孔为何中途而废?


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前苏联打穿地球计划没有目标 , 就是想测试人类打穿地球的极限深度是多少 。

从1989年到今天 , 人类打穿地球的垂直深度纪录一直维持在12262米 。 但是这并不是前苏联的原定的深度 。 原定深度至少超过15000米 , 并且在1974年已经研发出能达到这一深度的钻机了 。 最后由于某些原因 , 不得中途而废!
挖穿地球目前有三个限制第一个:钻井技术

钻井无非就是一个钻头连接一个钢管 , 然后钻头不断往里旋转 , 钢管长度不可能无限增加 。 超过200米的单节钢管很难制造 , 也很难运输 , 所以一般采用多节钢管连接的方式增加长度 , 但是这种方式只能适用于2000到3000米之间的钻探 , 一般石油开采用的就是这种方式 。
当需要钻探的深度超过3公里 , 由多节钢管连接成的管道就不再是垂直的了 。

因为钢管之间再怎么固定 , 都会有松动 , 在钻探的过程中 , 力的传导会导致钢管之间左右或者上下摇摆 , 层层积累 , 最终导致整个管道整体弯曲 。 所以超过3000公里的钻探会由于钢管的弯曲削弱大部分扭矩 , 最终传导钻头上的力所剩无几 , 钻探工作就不得不停滞 。
第二个原因:组成钢管的材料限制
顾名思义 , 钢管是由钢组成的 , 钢严格来说并不是一种金属 , 而是铁和碳按照一定比例混合形成的复合材料 。

钢材虽然耐高温 , 但是也是有限制的 。 越往下钻 , 由钢构成的钻头受到的摩擦越大 , 温度就越高 , 当钻探深度超过2000米时 , 钻头温度能达到100℃ 。 再继续钻探 , 温度就越来越高 , 钻头就越来越软 , 从而失去强度 , 然后变形 。 一般情况下当钻头的温度超过300℃就变形比较严重了 。 超过500℃ , 钻头基本上就丧失强度 , 从而报废 。
第三个原因:地球内部的结构限制
地球内部的构造可以简单分为岩石圈 , 地幔和地核 。

岩石圈的表层也就是我们常说的地壳 , 地壳深度在0到35公里之间 。 地壳的温度虽然不高 , 但其组成成分却十分坚固 , 是由含铁镁的硅酸盐岩石构成 。 钻头和坚固的硅酸盐岩石摩擦 , 会造成大量的热 , 导致钻头快速升温而变形 。

前苏联曾经在科拉超深钻孔中 , 创造了12262米的世界纪录 , 它们是如何做到钢管不变形的?
首先苏联11262米的记录是在1989年创造的 , 但并不是一鼓作气直接打到这么深的地方 。 科拉超深钻孔从1970就开始钻探了 。

一开始用的是前苏联乌拉尔马什-4E研发的油井钻井 , 将该钻机稍微修改 , 理论上可以钻到地下7000米 。
但是这样的深度并不让苏联满意 , 后来苏联重新设计了一款超强的钻机 。 也就是大名鼎鼎的乌拉尔马什-15000 系列钻机 , 理论上可以钻到地下15000米 。
【原定15000米,钻到12262米无奈停止!科拉超深钻孔为何中途而废?】
乌拉尔马什-15000 钻机
乌拉尔马什-15000 系列钻机从1974年被安装到科拉半岛上以来 , 也是断断续续地钻探 , 越深越难钻 , 一次性也顶多钻100米 。 1982年10月 , 钻探深度达到11662米 。
1983年深度达到12000米 。
钻探的过程为了防止钻头发热严重 , 还需要不断加水降温 , 即便不断降温也难以避免地下一万米的高温环境 。
1984年 , 乌拉尔马什-15000 钻机在钻到地下12066米时 , 在接近钻头的一段5米长的钻柱由于受到高温的作用 , 导致钻柱变形扭断在钻孔中 , 钻探工作不得不停滞 。 然后这个钻孔就被废弃了 。

1986年 , 苏联又在这个钻孔7公里远的地方重新钻探到7000米 。 1989年 , 继续钻探 , 深度达到了12262米 。

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