钻探|人类可不可以挖穿地球？苏联用了24年试验最终得出结论( 二 )
苏联科学家发现轻合金钻杆最符合超深井中的使用要求 。 轻合金钻杆的比重还不到钢的1/2.这有助于大大降低钻管柱的自重以及钻机相应的提升能力 。 铝合金甚至比制造钻杆所用的坚固钢具有更高的单位强度 。
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借助专用台架用带钢锁扣的热装配方法将钻杆连接起来.考虑到轻合金钻杆特点及其在井中的工作条件,按照钻杆计算结果采用一套专门的应用程序 。 所有这一切有助于保证钻杆使用有高度的可靠性和适用性 。
苏联人使用世界上最独特的钻头之一Uralmash-4E系列钻机完成第一阶段钻探 。 设计钻探5000米 ， 实际达到了7263米 。 这成为该设备达到的最深纪录 ， 也让科拉超深钻孔一举成为了当时欧洲最深的钻孔 。
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随着深度的不断增加 ， 苏联使用了更为先进的钻机和钻头 ， 最终达到10636米 ， 1983年 ， 该井达到了12000米 ， 超越了世界上最深的马里亚纳海沟 。
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1989年 ， 科拉超深钻孔首次达到了它的最大深度12262米 ， 最后的262米是在1983-1993年间进行的 ， 地球平均半径6371千米 ， 而当今世界最深的钻孔也就12262米 。 也就是说 ， 苏联花了大约24年 ， 仅向地心钻进了大约0.2% ，， 为什么会这样呢?
但和海拔升高100米下降摄氏0.6度不同 ， 深度每下降100米温度大约升高2摄氏度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 。 而人类目前的材料技术无法忍耐如此高的温度 。 一位地质学家形容这个工程就是站在高楼上拿着一根又细又长的干面条朝着楼下的柏油马路钻孔 。
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除了高温之外 ， 还有高压 ， 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 ， 而且 ， 在高温高压下 ， 井壁岩石物理力学性质会发生变化 ， 容易破碎 ， 影响施工 。
最后就是高地应力 。 地应力就是指的是地应力(crustal stress)存在于地壳中的应力 。 即由于岩石形变而引起的介质内部单位面积上的作用力 。 它一般包括两部分：(1)由覆盖岩石的重量引起的应力 ， 它是由引力和地球自转惯性离心力引起的;(2)由邻近地块或底部传递过来的构造应力 。 高地应力非常容易造成井壁垮塌、卡钻等井下事故 。 像苏联某个钻井钻到7000米深度时 ， 钻探的钢管就断裂留在了钻井内 。
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地下12260米处的岩心 ， 从SG-3钻孔获取
所以最后苏联也无奈宣布放弃了钻探计划 ， 钻探工作在1992年停止 ， 停止钻进的官方理由是经费不足 。 但是相关的研究并没有停止 ， 直到2008年 ， 科拉超深钻孔才被废弃 。
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从科拉超深井里取出的岩心样本
人类目前想要彻底了解地球内部的秘密 ， 依照目前的科技水平还是无法实现的 。 这是一个无奈的现实 。
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