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2018年初夏，在黑龙江省安达市郊开阔的黑土地上，各路车辆、人马沿着乡间马路有序进场，庆祝“松科二井”科学钻探工程以完井井深7018米的成绩载入史册，庆祝中国地质人为“向地球深部进军”交出了一份优异的答卷。
这样隆重的庆祝，不仅是因为它的开展为我国地质科研工作带来里程碑式意义，更因其实施过程中体现的人类命运共同体认识、全球治理的中国思维，以及对今后开展重大科技攻关产生的模范效应。这是国人积极投身地质领域科技创新，为全人类美好未来奋斗的一次壮举；也是自然资源部中国地质调查局一次围绕国家重大需求，以破解深部钻探技术和探索松辽盆地深部资源环境重大地质问题为目标，以工程实施为牵引，多部门协作、多专业多学科融合、产学研用结合的协同攻关机制的成功实践。
7018米地下岩芯的使命
“好！你们每一天都是科学探索！每一天都是技术攻关！每一天都是创新科学钻探记录！请精心做好每一天！”自然资源部党组成员、中国地质调查局局长钟自然在得知松科二井科研人员在项目现场度过2018年春节、并再度克服工程技术难关后，专门给工程总指挥、中国地质调查局勘探技术研究所所长张金昌发来短信……
解读地球深部埋藏的亿万年演化记录，能够帮助人类解决今天面临的重要生存发展问题。但由于固体岩石的阻隔，人类对地球内部直接观察困难重重。
随着科学技术的发展，从20世纪60年代开始，地质学家才开始利用钻探技术向地球深处伸出“望远镜”。1996年2月，德国、美国和中国作为第一批成员，发起了国际大陆科学钻探计划（ICDP），至今已有近20个国家和团体加入该计划。
围绕国家重大战略需求主动出击，解决关键问题，是近年来中国地质调查局开展各项工作的主旨，这在松科二井工程身上得到了再一次印证。
松科二井是松辽盆地大陆科学钻探的主体工程。自然资源部中国地质调查局经过反复论证与协调，于2013年正式启动，持续安排地质调查项目经费支持工程实施。此前，在王成善等科学家的努力下，“松辽盆地大陆科学钻探”已纳入国际大陆科学钻探计划（ICDP），而这次工程的正式启动，则保证了一系列工作的顺利实施。
2014年4月13日，松科二井正式开钻。
松科二井的目标非常明确：一是研究距今6500万年至1.45亿年间白垩纪地球温室气候和环境变化，为预测未来全球气候变化提供科学依据；二是建立服务“百年大庆”目标和基础地质研究的“金柱子”，为松辽盆地及其类似盆地的地球物理勘探提供科学“标尺”；三是攻克高温钻井、固井、测井和超长井段连续取芯等关键工程技术，为万米超深井科学钻探提供技术储备，促进我国深部勘查技术发展；四是搭建国际合作交流平台，培养具有国际视野的地球科学专家和人才，造就一支高水平的科学超深井钻探设备研制、工艺研发和工程管理队伍。
4年的事实证明，这些预定目标的设置不仅帮助科学家实现了钻探工程的精准攻关，更为今后我国在诸多相关领域的开拓发展奠定了优质基础。
2018年3月18日，松科二井完钻；5月26日，松科二井完井。
经过4年多的艰苦攻关和组织实施，松科二井成为全球第一口钻穿白垩纪陆相地层的大陆科学钻井，也是亚洲国家实施的最深大陆科学钻井和国际大陆科学钻探计划（ICDP）成立22年来实施的最深钻井，其在科技创新和基础科学研究上的意义，得到国际相关领域的普遍关注和高度评价。
地质领域联合攻关的创新示范
大陆科学钻探工程是一项集科学与技术于一体的综合性工程，也是多学科、多领域的系统集成。从特定意义上说，松科二井成就了一次地质领域联合攻关取得突破的典范。
为了保证各项目标的顺利实现，合理快速解决预见性和突发性问题，中国地质调查局突破行业束缚，建立了一套兼具权威性和机动性的科学指挥体系。
2013年，自然资源部中国地质调查局设立“松辽盆地资源与环境深部钻探示范”地质调查项目，开始前期部署工作。随后，由中国地质调查局副局长李金发任组长的松科二井领导小组和由勘探技术所所长张金昌为工程总指挥，中国科学院院士、中国地质大学（北京）教授王成善为首席科学家和副总指挥的工程指挥部正式成立。领导小组主要负责工作计划、重大事项审定、重大事项协调等；工程指挥部为业务推进机构，具体负责工程组织实施。
中国地质调查局迅速整合全局优势力量，以勘探技术所、中国地质调查局中国地质科学院地球深部探测中心为主体，联合中国地质大学（北京）、吉林大学、大庆油田等多家单位，集结地质行业600余名科技人员，团结协作，攻坚克难，破解了工程施工、技术研发和理论研究中遇到的一个又一个难题，最终实现松科二井科学目标和工程技术目标。
松科二井领导小组成立以来，组长李金发主持召开数十场专题会，并多次到松科二井现场研究和推进松科二井实施，在重要节点给出了关键意见，促进了关键问题的高效解决。
作为工程首席科学家，王成善院士带领中国地质大学（北京）等研究团队，针对未来地球气候系统对大气二氧化碳浓度增高如何相应等重大科学问题，成功申报国际大陆科学钻探计划“松辽盆地大陆科学钻探”项目。通过系统调查研究，围绕工程项目目标，最终为松科二井孔位科学选址。
松科二井钻探工程由中国地质调查局勘探技术研究所牵头。钻探工程包括钻井、测井、录井、固井、井控等五个子工程及钻井设备支持。其中，最重要的钻井工程——即钻探技术、工艺、钻具等物资、质量和进度安排由勘探技术所负责，钻井商队伍严格按勘探技术所技术指令和考核制度作业。
钻井设备“地壳一号”钻机由吉林大学提供，勘探技术研究所的工程技术人员负责组织人员进行实际操作。录井、固井、控井等工作，由勘探技术所分别招标委托中石油大庆钻探第一录井公司、中石化中原钻探固井公司和管具公司协作施工；测井研究与作业监督由勘探技术所委托中国地质大学（北京）分工负责，具体测井作业由勘探技术所招标委托中石油渤海钻探测井公司协作施工。
松科二井钻探使用的钻机“地壳一号”，是由原国土资源部牵头实施的地球深部探测技术与实验研究专项支持、吉林大学负责研发的国产钻机。在工程开展的4年间，“地壳一号”钻机得到了实钻验证，并保障了工程施工任务的圆满完成。
为了解决松科二井实施过程中的各种突发情况，松科二井工程指挥部还与“地壳一号”生产者——中国最大的陆地石油钻机制造企业宏华公司，以及在钻井泥浆科研领域实力首屈一指的中国地质大学（武汉）进行了合作，确保松科二井拥有一支技术过硬、服务意识强的钻机操作维护队伍和经验丰富的科技人员队伍，为项目高质量完成提供坚实保障。
勘探技术所与中国地质大学（武汉）联合研发了最新的超高温泥浆体系。中国地质大学（武汉）乌效鸣教授团队，除派出十多名硕士生自始至终参加现场泥浆实验和配制、维护工作外，还指定两名博士生专门负责攻克松科二井超高温泥浆，为松科二井工程树立了产学研用结合的成功典范。
深部探测中心为松科二井工程设计与优化施工方案提供了大量技术支撑，多次派资深钻探技术专家现场指导解决施工难题，破解施工障碍。
中国地质调查局国土资源实物地质资料中心是松科二井岩芯管理和服务唯一的国家级馆藏机构。为确保“松科二井”岩芯野外的完整性与安全性，实物资料中心技术人员长期驻现场开展野外前置管理，建立了野外现场前置管理与技术工作方法，形成了野外现场科学管理与汇交监管新机制；创新了深部探测岩芯的野外环形浇注、馆藏弧型浇注、岩芯立体还原归位、岩芯图像信息复原抛光和岩芯色彩高分辨率提取等5项新技术，为永久保留松科2井岩芯中蕴含珍贵的地质信息，实现岩芯资源可持续服务利用提供了基础支持。此外，实物资料中心广泛开展岩芯信息提取、资料集成等方面工作，为地质科学家们的科学研究提供优质的地质信息数据支撑。
工程实施期间，还有多位中石油、中石化钻井专家参加技术会议，研究五开钻开后井内严重塌方的治理方案、审批高温固井设计和全井完井方案，为松科二井钻至7018米完井技术把关。
科钻工程并不是简单的一口井
大陆科学钻探不同于普通石油钻探，其目的是进行各项科学研究。因此，松科二井不仅要“打到预定深度”，还要把这么长的地层岩芯完好地“拿上来”，然后从岩芯中读取数据和开展科学研究，读取的数据越清晰规范，越有科学研究价值和指导意义。
科学钻探过程中，工程遭遇了很多世界级难题。比如，在“三高”（高温、高压、高地应力）条件下，如何确保钻具的配件和电子元件能正常工作，如何避免因井壁岩石破碎而造成的井壁垮塌、卡钻等井下事故；如何克服松辽盆地复杂沉积岩地层以及地下高温对钻进的阻碍，保证岩芯的连续性完整性；同时，还要在保证安全和钻孔质量的前提下，提高钻进效率以提升经济效益。
“松科二井以高于96%的取芯率，获得了连续完整的4014米岩芯。”数字的背后是成熟与高超的钻探取芯技术。
4年中，勘探技术所所长、工程总指挥张金昌教授级高工带领松科二井工程实施团队创造了多项世界纪录，第一次研发并成功应用大口径一次取芯成井等技术，为松科二井三开段压缩施工周期至少4个月，节约钻探成本超千万元。其中，针对取芯长度和工程进度无法兼顾的难题，研发长钻程取芯技术，将全井取芯钻进速度提高了2倍，提高了取芯成功率；自主研发出国产系列大口径取芯钻具。针对超高温无法施工问题，成功自主研发抗高温钻井液体系和固井技术，创造了国内最高温度（241℃）条件下钻进的新纪录。
松科二井工程中最大的技术亮点之一就是“大口径取芯井段同径取芯、一径完钻”。它取消了活动套管、下入与起拔程序，避免了大段的扩孔钻进工作，回避了扩孔作业的技术风险，节约了大量的钻探时间。为此，勘探技术所攻克了大直径金刚石钻头的设计与加工、大直径岩芯的拔断与提钻过程中钻具对岩芯的承托、钻具结构设计与强度校核等关键技术，并最终在大于152毫米口径的取芯井段实现了“同径取芯、一径完钻”的战略构想，在国际岩芯钻探领域首创311毫米口径同径取芯、216毫米口径薄壁钻头取芯钻进方法，并创造311毫米口径连续取芯超1600米的世界记录。
当井深钻探至5000米后，工程面临着前所未有的挑战。
“井温超过230℃时，泥浆抗温指标每提高5℃都是一个技术门槛和成本门槛。”朱永宜介绍，在深部钻探工程中，泥浆非常关键。它起着护壁、携渣、冷却钻具、润滑的重要作用，但它的性能受制于井下温度，井温越高，泥浆配制与维护的难度越大，成本也越高。
当时，在国内并没有这样的先例，松科二井团队和中国地质大学（武汉）的科研人员一步步摸索。其中，由2015年博士毕业后即到勘探技术所工作的许洁主持现场泥浆实验室，并在乌效鸣教授的指导下，将现场实验室升级到国内一流水平。郑文龙博士将现场实验室与学校实验室的工作融合互动，创新了“一个实验两地同时做”的工作方法，即两地同时验证对方的实验可重复性，保证了实验结果的可靠性。
2017年10月11日对于松科二井项目组成员来说，是振奋人心的一天。松科二井钻至6400米，顺利达到设计的深度并突破了当时ICDP的亚洲纪录。接下来怎么办？是否要继续往下打？中国地质调查局党组及松科二井项目组是否还能承担更大的风险和更高级别的挑战？为了更好地实现探索松辽盆地深部资源能源前景、研究深部地质结构、攻克深部钻探技术等目标任务，以及深怀对我国深部探测事业的关切，中国地质调查局党组决定支持工程继续向深部钻进。
得益于松科二井工程创造的攻关“舞台”，如今，我国“深部科学钻探取芯技术体系”已经成型，创造深部钻探技术四项世界纪录。这些深部科学钻探技术成果的研发及其应用，对高质量地获取地学研究基础资料，深化我国地质基础理论研究，推出国际水平的学术成果提供了关键的技术支持。
事实证明，7018米，不仅史无前例地展示了我国当前深部科学钻探实力，同时，在成果创新与应用过程中，培养了一支青年骨干队伍，成为我国深部、超深部科学钻探的基本储备力量。
松科二井远未结束
“穷理以致其知，反躬以践其实”。
松科二井的实施不仅对我国科学钻探工程技术有巨大推动作用，还将推动地学各领域及交叉领域相关技术的进步。
松科二井工程，钻穿白垩纪陆相地层，创造了深部钻探技术四项世界纪录。在此基础上，建立了全球首条厘定的陆相白垩纪综合地质剖面，研究了距今6500万年至1.45亿年间白垩纪地球温室气候和环境变化，为预测未来全球气候变化提供科学依据；建立服务“百年大庆”目标和基础地质研究的“金柱子”，为松辽盆地及其类似盆地的地球物理勘探提供科学“标尺”。
松科二井工程在钻探技术上体现出的高水准以及在科学研究方面的重要意义，得到了中外专家的高度肯定和称赞，这意味着从今以后，中国在这些领域可以发出权威之声。
对松科二井现有成果进行全面、系统、深入、充分的总结和提升，加快成果的转化应用，是公益性地质调查的重要使命，也是松科二井转入后续科研阶段需要把握的重要方向。由中国地质大学（北京）负责的松科二井白垩纪古环境古气候研究及由中国地质调查局深部探测中心负责的深部基础地质和资源能源等方面的研究也相继展开。
中国地质大学（北京）随钻开展了地质研究，在白垩纪古气候研究方向，不断尝试各种定量古温度重建指标，最终确定了定量重建古温度的方法。团队还与美国、德国相关实验室开展了合作并测试大量样品，通过松辽盆地大陆科学钻探获取的岩芯，首次重建了相对连续的白垩纪——古近纪界线附近的陆相气候记录，发现了恐龙灭绝机制的新证据。
深部探测中心围绕获得的岩芯和相关资料开展综合研究和科学攻关，取得了基础地质研究三项重大进展，发现松辽盆地深部页岩气和干热岩两种清洁能源具有良好的勘查前景。
最终，松科二井工程实施成果和科学研究成果，将由深部探测中心牵头汇总并进行总结，形成有国际影响力和实践指导意义的重大科研报告。
据悉，下一步，自然资源部中国地质调查局将加快推进《地球深部探测重大项目》的申报，以及“地球深部探测与能源资源安全”国家实验室与“深部地下观测与实验”国家重大基础科学设施的建设工作，发挥科技创新关键平台作用。同时，借此次成功实施松科二井工程，还将深化地球深部探测理论技术研究和成果转化，组织实施好松辽盆地页岩油（气）、深层油气、砂岩型铀矿、干热岩等清洁低碳能源地质科技攻坚战，带动大庆油田接替资源的勘查开发；研发15000米国产超深钻探装备系列，做好我国超万米大陆科学钻探工程以及大型含油气盆地科学钻探工程的选址和实施工作。
6月1日，黑龙江省委书记张庆伟赴松科二井现场调研，详细了解钻探设备、钻探工艺、钻探技术等有关情况后表示，松科二井是落实习近平总书记“向地球深部进军”重要要求的重大成果，为大庆油田的油气资源接替带来了希望。要谋划将松科二井建设成地学科普基地，加强中间层成果转化利用。
深部探测能力是一个国家科技创新能力的体现，更是人类文明可持续发展的需要。这也意味着，针对松科二井后续的科学探索任重道远。
