“松科2井”开创我国深部钻探新纪元

在松辽盆地广袤无垠的黑土地上，“地壳一号”钻塔巍峨挺拔、高耸入云，中国地质调查局勘探技术研究所牵头组建的松科2井团队披荆斩棘，正在书写着我国深部探测的新篇章……

松辽盆地资源与环境深部钻探工程（简称“松科2井”），是全球第一口钻穿白垩纪陆相地层的大陆科学钻探井，也是我国目前最深的科学钻探井，隶属于中国地质调查局地质调查九大计划，是我国第三例受国际大陆科学钻探计划（ICDP）资助的科学钻探工程。松辽盆地大陆科学钻探工程计划通过“两井四孔”实现科学探井万米连续取心，厘定松辽盆地白垩纪陆相沉积记录，为“百年大庆建设”和白垩纪全球温室气候变化研究提供基础地质资料。

“松科2井”设计井深6400m，分5个开次施工，终孔直径φ152mm。工程自2014年4月开钻至今，已完成前三个开次的钻、测、录及完井作业，截至2016年11月1日早8：00，四开钻进至5877.06m，已超越了中国大陆科钻（CCSD）1井的终孔深度5158m，不仅刷新了我国大陆科学钻探的记录，而且实物资料丰富，多项技术已突破了国内外科学钻探的前沿技术，树起了科学钻探领域的又一里程碑。

突破重围-长裸眼、大直径扩孔钻进

“松科2井”二开为了提高测井质量，设计“小眼钻进，大眼扩孔”的完钻程序，由井径φ216mm扩孔至φ444.5mm井段近2400m。大深度、大直径扩孔钻进，国内史无前例，超前裸眼井径不规则及不稳定地层的大量存在，泥浆排量不足，无成熟定型的大口径扩孔钻进工艺，施工过程中困难重重，勘探所项目组迎难而上，综合分析地层情况，根据实际工况灵活调整工艺方法，历经60余天最终在我国首次完成了井深近2400m的φ444.5mm扩孔钻进，并成功下入φ339.7mm技术套管，为后续连续取心奠定了坚实的基础。

另辟蹊径-长钻程、大口径同径取心

国内外科学钻探至今沿袭“小径取心、大径扩孔”的完钻套路，但大井眼、大深度扩孔钻进步履维艰。勘探所项目组为了规避扩孔风险，节约综合成本，通过精心组织试验，突破了科学钻探的传统老路，利用自主研发的KT-298取心钻具，攻克了大口径取心钻头碎岩与粗大岩心卡取、承托的关键技术，于国内外首创φ311mm口径井段“同径取心、一径完钻”的技术思路，岩心直径达φ214mm。这一技术的成功应用，使“松科2井”三开井段省略了活动套管起、下程序，取消了两套钻杆、两套井口工具和两套泥浆体系的配置，节约了1676m扩孔工作量，提交的岩心总量为地质要求的5倍，大大的丰富了实物资料。

为了更进一步提高深井段综合钻探效率，在同径取心单回次进尺10m成功的基础上，勘探所项目组进一步攻克了钻具三筒联装、钻进中加接单根与岩心解堵、超长钻具入井与出井的关键技术，多回次创造出φ311mm井段单回次取心进尺超30m的世界记录。四开后在φ216mm 口径三筒联装成功的基础上，继续大胆尝试，进一步扩大成果，实现了四筒联装单回次进尺41.69m的技术预想，又一次刷新了长钻程取心钻进的世界记录。长钻程同径取心不仅减小了工人的劳动强度，压缩了施工周期，而且极大地节约了综合成本，更为以后的超深井技术研究开辟了新的道路。

上下求索-涡轮钻取心、抗高温钻井液与大口径井底动力绳索取心

超深井钻探中井底动力驱动已无可替代，高温螺杆钻具远远不能满足需要，涡轮钻具将成为松科2井乃至以后超深井中高温井段唯一可用的回转井底动力钻具。勘探所项目组已在三开、四开进行了多次涡轮钻取心实验，从引进国外的减速涡轮到项目组自行研发的常规涡轮钻具，不断摸索涡轮钻取心钻进工艺，进一步研究完善与之匹配的取心钻具，这是我国首次进行大口径涡轮钻取心实钻研究，不仅为松科2井团队五开涡轮钻具的试制和取心技术研究提供了经验数据，也为超深井钻探中涡轮钻的研制和应用奠定了基础。

“松科2井”预测地温梯度3.8~4.2℃/100m，远超地球平均地温梯度3.0℃/100m，预计完井温度将大于250℃。钻井液被誉为是钻井工程的血液，高温钻井液则是松科2井顺利完钻的关键技术之一。为了攻克这一难关，项目组将抗高温钻井液体系分为了180℃、210℃、230℃、240℃、＞250℃五个梯度来研究，现抗210℃体系应用成功，同时已完成240℃体系的室内实验及各梯度体系的转换研究，为后续的施工已做好充分的技术准备。

为实现将井底动力钻具贯彻于大口径绳索取心钻进的技术意图，松科2井团队创新研制出中空井底动力钻具以及配套的绳索取心钻具，通过井深4513.74m井段的实钻实验证明了在深部大口径井眼中进行绳索取心钻进的可行性，为超深井大口径深部取心技术的应用研究做好了技术储备。

硕果累累-大直径岩心原状出筒、高温随钻井温仪

为了保证岩心出井后能够原状出筒，团队利用曾研发的水力出心技术与工程现场的钻具拆装台架辅助的机械出心技术，保证了近2900多米岩心完整的原状出筒，为地学研究提交了一套优质的岩心实物资料。

为了测量钻井液循环温度，团队研制出一种存储式随钻测温仪，可以随着钻具一同下钻、钻进、提钻，测量出了全回次钻井液循环的真实温度曲线，有效的指导了高温钻井液的应用，也为高温螺杆钻具的选择和研制提供了可靠的参数依据。

松科2井四开已钻进至5877.06m，累计取心钻进3005.32m,获取φ214mm岩心1632.02m、φ124mm岩心1250.07m、φ95mm岩心22.50m，岩心总采取率96.37%。于国内、外首次实现超千米大口径井段“同径取心、一径完钻”和“四筒联装长回次钻进”，首次在我国进行了大直径涡轮钻取心、深部大口径中空井底动力绳索取心、随钻测温技术的研究及应用试验，并取得了不同程度的突破。系列成果为我国深部资源与环境研究提供了重要数据，为我国在国际大陆科学钻探中树起了一面旗帜，将对国、内外深部钻探技术和工程产生重要影响。

北风凛冽的黑土地上，初雪已过，松科2井全体工作人员仍一如既往地以务实、求新的工作精神和饱满的热情继续延深我国大陆科学钻探井深纪录，完成更多、更难的钻探技术探索，在稳步向工程的终极目标挺进。