張金昌，劉秀美

(中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所，河北廊坊065000)

1 國內(nèi)外科學(xué)鉆探實踐綜述

地球為人類提供了資源、能源、生活空間和生存環(huán)境，但同時又給人類帶來了地質(zhì)災(zāi)害(地震、火山和泥石流等)。人類為了自身生存的需要，迫切地希望了解地球。迄今為止，人類對地球內(nèi)部仍然所知甚少。長期以來，科學(xué)家們試圖運用地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)等方法來探測與研究地球內(nèi)部，但所獲得的認識都是間接的?？茖W(xué)鉆探是目前能直接獲取地下實物數(shù)據(jù)和提供測量信道的唯一技術(shù)方法，是人類解決所面臨的資源、災(zāi)害、環(huán)境等重大問題不可或缺的重要手段，被譽為“伸入地殼的望遠鏡”。

人類最早的科學(xué)鉆探活動開始于海洋，第一個科學(xué)鉆探計劃是美國的“莫霍面鉆探計劃”。該計劃于20世紀50年代末啟動，1966年8月終止。之后，美國于1966年6月，發(fā)起了“深海鉆探計劃”(Deep Sea Drilling Project，簡稱 DSDP)，該計劃于1983年結(jié)束。作為“深海鉆探計劃”的延續(xù)“大洋鉆探計劃”(Ocean Drilling Program，簡稱ODP)于1985年1月開始實施，2002年結(jié)束。我國于1998年春天作為“參與成員”加入了ODP。

大洋鉆探計劃(ODP)于2003年10月轉(zhuǎn)入“綜合大洋鉆探計劃(IODP)”的新階段。IODP以“地球系統(tǒng)科學(xué)”思想為指導(dǎo)，計劃打穿大洋殼，揭示地震機理;查明深部生物圈和天然氣水合物;了解極端氣候和快速氣候變化的過程;為國際學(xué)術(shù)界構(gòu)筑起新世紀地球系統(tǒng)科學(xué)研究的平臺;同時為深海新資源勘探開發(fā)、環(huán)境預(yù)測和防震減災(zāi)等實際目標服務(wù)。

大陸科學(xué)鉆探始于20世紀70年代，在1996年2月國際大陸科學(xué)鉆探計劃正式成立之前，許多國家就已經(jīng)開展了大陸科學(xué)鉆探。

前蘇聯(lián)制定了龐大的科學(xué)深鉆計劃，在一些主要的地震剖面的交點處，布置了20余口7～12 km的科學(xué)超深井。1970年開始鉆進設(shè)計深度15000 m的科拉超深井，至1986年達到12262 m井深，成為當今世界最深的鉆井。前蘇聯(lián)共實施了11個科學(xué)超深井和深井，除了科拉超深井之外，其他的著名超深井有薩阿特累超深井、烏拉爾超深井、克里沃羅格超深井、第聶伯－頓涅茨克科學(xué)鉆井、秋明超深井、迪爾勞茲深井等。

德國實施了舉世聞名的“聯(lián)邦德國大陸深鉆計劃(KTB)”，在華力西縫合帶的結(jié)晶地塊中先后鉆了一個4000.1 m深井和一個9101 m的超深井，目的是研究地殼較深部位的物理、化學(xué)狀態(tài)和過程，了解內(nèi)陸地殼的結(jié)構(gòu)、成分、動力學(xué)及其演變。

美國實施了10多個科學(xué)鉆探項目，鉆孔深度都較淺，最深的只有3997.45 m的圣安德烈斯斷層科學(xué)鉆探項目，其它已實施的科學(xué)鉆探項目有索爾頓湖科學(xué)鉆探項目、伊利火山鏈科學(xué)鉆探項目、長谷地熱勘探項目、瓦萊斯破火山口科學(xué)鉆探項目、上地殼項目等。

此外，法國、瑞典、瑞士、英國和日本也分別制定了科學(xué)鉆探計劃并組織實施。

我國從2001年開始實施“中國大陸科學(xué)鉆探工程”，經(jīng)歷了4年時間，在江蘇省東?？h堅硬的結(jié)晶巖中施工了一口5158 m深的連續(xù)取心鉆井(“科鉆一井”)，目的是研究大別—蘇魯超高壓變質(zhì)帶的折返機制。2005年實施了青海湖科學(xué)鉆探項目。采用ICDP的GLD800湖泊鉆探取樣系統(tǒng)，施工了一系列淺鉆。該項目的目標是獲取高精度的東亞古環(huán)境記錄，研究區(qū)域的氣候、生態(tài)和構(gòu)造演變及其與其他區(qū)域和全球古氣候變化的關(guān)系。2006～2007年在大慶實施了“松科一井”項目，施工了深度分別1810和1915 m的兩口取心鉆井，以研究白堊紀地球表層系統(tǒng)重大地質(zhì)事件與溫室氣候變化。設(shè)計深度6400 m的“松科二井”于2014年4月13日開鉆。汶川特大地震發(fā)生之后，從2008年10月開始，我國組織實施了旨在研究地震機制和進行地震監(jiān)測預(yù)報的“汶川地震斷裂帶大陸科學(xué)鉆探”，共施工了5口科學(xué)鉆井，鉆井深度范圍為550～3350 m。近期，我國在深部探測計劃專項的范圍內(nèi)，圍繞超萬米科學(xué)鉆井的選址工作，施工了7口深度2000～3000 m的小直徑科學(xué)鉆孔。

為了協(xié)調(diào)世界范圍內(nèi)的大陸科學(xué)鉆探活動，減輕各國在實施該項活動時的成本和風(fēng)險，實現(xiàn)成果共享，最終促進大陸科學(xué)鉆探在地學(xué)研究中的推廣應(yīng)用，1996年2月由德國、美國和中國發(fā)起成立了“國際大陸科學(xué)鉆探計劃(ICDP)”，其總部設(shè)在德國波茨坦的德國地學(xué)研究中心(GFZ)。ICDP成立至今已19年，共有24個成員，包括德國、美國、中國、日本、墨西哥、波蘭、加拿大、奧地利、冰島、挪威、意大利、西班牙、瑞典、法國、以色列、捷克、南非、芬蘭、新西蘭、瑞士、印度和荷蘭共22個國家，以及聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)和斯倫貝謝公司2個團體成員。該計劃從啟動以來，已資助了數(shù)十個科學(xué)鉆探項目，不斷還有新的國家和團體加入或申請加入該計劃。我國的“中國大別—蘇魯超高壓變質(zhì)帶大陸科學(xué)鉆探項目”、“青海湖科學(xué)鉆探項目”和“白堊紀松遼盆地大陸科學(xué)鉆探項目(松科二井)”先后被列為ICDP項目，得到了國際大陸科學(xué)鉆探計劃組織的資助。

2 超萬米科學(xué)鉆探工程面臨的技術(shù)難題

超萬米科學(xué)超深井是施工難度很大、風(fēng)險很高的鉆井工程，實施過程中將會遇到一系列的技術(shù)難題。

(1)地質(zhì)條件復(fù)雜:超萬米科學(xué)超深井可能會遇到各種各樣的地層和復(fù)雜情況，如地應(yīng)力集中、地層壓力異常、地層破碎、地層蠕變縮徑、高礦化度(高密度)、高硫化氫質(zhì)量濃度等復(fù)雜地質(zhì)條件。復(fù)雜的地質(zhì)條件可能導(dǎo)致鉆井事故和鉆進效率降低等不利后果。

(2)高溫問題:地殼的平均地溫梯度為3℃/100 m，13000 m科學(xué)超深井的預(yù)計井底溫度為250～400℃。以目前的鉆井技術(shù)水準來說，要在如此的高溫條件下進行施工，難度非常之大，許多鉆井器材的耐溫能力還不能滿足要求。

(3)井斜問題:井斜是不可避免的，隨著鉆井深度加大，井斜一般也會加大。井斜加大后，會給鉆井施工帶來很多困難，諸如:因為摩擦而導(dǎo)致過高的磨阻及扭矩;在下入和提出測量儀器時遇阻;下套管困難;套管及鉆具、特別是穩(wěn)定器及鉆頭出現(xiàn)嚴重的磨損;鉆進施工中往往采用低鉆壓來防斜，其結(jié)果導(dǎo)致低的施工效率;井斜加大后，實現(xiàn)鉆井目標的深度加大，施工難度加大。

(4)鉆井器材對超長井深的適應(yīng)性問題:超萬米特深井施工對鉆井器材，尤其是井內(nèi)的器材提出了極大的挑戰(zhàn)。超長的鉆桿柱本身的重力就可能使鉆桿柱發(fā)生斷裂，何況鉆桿柱還要承受鉆進施工中的拉伸、壓縮、彎曲、扭矩等復(fù)雜載荷的作用。各種井底器具，可能承受高達140～150 MPa的壓力，其強度和密封性會受到嚴峻的考驗。

(5)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計困難:超深井地質(zhì)構(gòu)造、地層壓力體系復(fù)雜，地層層序和壓力預(yù)測精度差，同時隨著井深的增加，井下復(fù)雜情況多，不可預(yù)見因素多，給井身結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來極大的難度。尤其是山前高陡構(gòu)造帶超深井鉆井，幾乎集中了所有的超深井鉆井技術(shù)難點，地層層序預(yù)測誤差大，復(fù)雜地層井段難以確定，導(dǎo)致井身結(jié)構(gòu)設(shè)計不能完全符合施工要求和應(yīng)對預(yù)想不到的復(fù)雜情況，鉆井施工難度及風(fēng)險加大。而在實施科學(xué)超深井的地方，往往沒有鉆過深井或超深井，對較深部位的地層條件缺乏了解，進一步加大了井身結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的風(fēng)險。

3 13000 m科學(xué)超深井的鉆探技術(shù)方案

制定我國13000 m超深科學(xué)井鉆探技術(shù)方案時要遵循以下基本原則:(1)制定的方案應(yīng)該在技術(shù)上可行;(2)在技術(shù)可行的基礎(chǔ)上，考慮方案的經(jīng)濟性最佳;(3)參考和借鑒國內(nèi)外已經(jīng)完成的深鉆和超深鉆的實施經(jīng)驗，并充分利用當今世界鉆井領(lǐng)域的最新技術(shù)成果;(4)主要立足于國內(nèi)的設(shè)備和器材，確有必要時進行適當?shù)募夹g(shù)引進;(5)主要立足于現(xiàn)有技術(shù)，確有必要時開展適當?shù)难芯颗c開發(fā)。

我國13000 m科學(xué)超深井，將根據(jù)實現(xiàn)的科學(xué)目標要求確定施工地點，鉆遇地層可能是沉積巖，也可能是結(jié)晶巖。作為預(yù)研究項目，制定的鉆探技術(shù)方案兼顧了這2種情況。沉積巖鉆井的井身結(jié)構(gòu)和套管程序比結(jié)晶巖復(fù)雜，因此本項目的井身結(jié)構(gòu)和套管程序設(shè)計以沉積地層為目標;鉆進方法和經(jīng)濟性分析考慮2種地層條件。

3．1 鉆孔結(jié)構(gòu)和套管程序

參考世界各國已實施的類似項目的經(jīng)驗，13000 m超深井考慮2種套管程序和鉆進施工程序，即“超前孔裸眼鉆進方法”和“等井徑鉆進方法”。圖1是13000 m超深井套管程序圖(超前孔裸眼鉆進方法)。

圖1 13000 m超深井套管程序圖

“超前孔裸眼鉆進方法”是科學(xué)深鉆施工中常用的方法，如前蘇聯(lián)科拉超深井，德國KTB先導(dǎo)孔，中國大陸科學(xué)鉆探科鉆一井、汶川地震科學(xué)鉆探項目的鉆井中都得到過應(yīng)用。該方法的優(yōu)點是，適合在地層條件未知的情況下使用，有利于解決大直徑井段的取心問題、垂孔鉆進問題和測井問題。該方法的基本原理如下:全井以一種較小的直徑取心鉆進，施工效率高、成本低，容易實現(xiàn)。小直徑取心鉆進時，上部的大環(huán)空間隙會給鉆探施工帶來多種不利:泥漿上返流速太低，巖粉攜帶和排除效果差;鉆桿柱受力惡劣，容易發(fā)生斷鉆桿事故;孔底鉆具工作不平穩(wěn)，導(dǎo)致鉆頭壽命低、取心效果差。為了解決這個問題，取心鉆進前，先下一層與取心鉆頭直徑接近的可回收套管(活動套管)，遇到復(fù)雜情況必須下套管護孔時，將活動套管拔出，擴孔鉆進穿過不穩(wěn)定層，并下套管和固井，然后繼續(xù)往下鉆。根據(jù)套管直徑和鉆孔深度情況決定，下部鉆進時是否再下活動套管。

“等井徑鉆進方法”是石油天然氣領(lǐng)域的一個重大突破。該技術(shù)利用可膨脹管的技術(shù)特性，用可膨脹管代替套管，在井眼內(nèi)下入多級同一尺寸的膨脹管并固井。采用該技術(shù)形成的井身結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)井身結(jié)構(gòu)相比，具有如下顯著的優(yōu)點:

(1)有助于地面設(shè)備的標準化。在深井鉆井作業(yè)中，大量的時間花費在鉆臺上，如更換底部鉆具組合、從鉆臺上甩鉆桿和吊鉆桿、防噴器組的尺寸受所設(shè)計的入井套管柱的限制等。采用等井徑鉆井技術(shù)可以將不同尺寸的地面設(shè)備標準化，可以使用一種尺寸的鉆柱和鉆頭，縮小防噴器組的尺寸，從而大大降低一口井的鉆井、完井費用。

(2)有利于環(huán)保并減少總建井投資成本。因為不需要下入多層大尺寸套管，用小型鉆機鉆井即可，因而等井徑系統(tǒng)能明顯地降低環(huán)境影響，同時減少對材料的消耗。據(jù)報導(dǎo)，采用等井徑鉆井技術(shù)平均每口井可節(jié)省44%的鉆井液用量，降低42%的套管質(zhì)量，節(jié)約42%的固井水泥，節(jié)省59%的巖屑處理費用。

(3)有利于鉆井作業(yè)安全。常規(guī)作業(yè)，在設(shè)備處理過程中經(jīng)常會造成人身傷害。等井徑鉆井技術(shù)雖不能取消這些作業(yè)，但可明顯減小處理設(shè)備的尺寸，獲得更安全的工作環(huán)境。

13000m科學(xué)超深井的鉆進包括全面鉆進、取心鉆進和擴孔鉆進。每一種鉆進的技術(shù)方案涉及鉆進方法、取心鉆具(僅對取心鉆進)和井底動力鉆具。

3．2 取心鉆進的鉆進方法

取心鉆進方法的選用，與鉆井直徑密切相關(guān)。在大直徑井眼中取心鉆進，一般選用牙輪取心鉆進方法。在這種條件下，如果采用金剛石取心鉆頭，機械鉆速、回次長度和鉆頭壽命都很低，鉆進成本會相當高。牙輪取心鉆頭在機械鉆速和鉆頭使用成本方面都要明顯優(yōu)于金剛石取心鉆頭。因此，前蘇聯(lián)和德國實施科學(xué)深鉆項目時大井眼取心鉆進都采用牙輪鉆頭。

小直徑井段取心鉆進，采用金剛石鉆頭會獲得更好的技術(shù)經(jīng)濟指標。鉆頭種類根據(jù)地層條件確定，原則上軟巖用聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，硬巖用孕鑲金剛石鉆頭。由于13000 m鉆井的上部井段可能是軟巖，也可能是硬巖，因此在取心鉆進時采用復(fù)合片鉆頭和孕鑲金剛石鉆頭的可能性都存在。而不管是在沉積巖還是在結(jié)晶巖中打鉆，鉆進到下部小直徑井段時巖層必定是硬巖，因此13000 m鉆井的下部井段取心鉆進主要考慮采用孕鑲金剛石取心鉆頭。

我國在實施“中國大陸科學(xué)鉆探工程”(CCSD)項目時，對硬巖取心鉆進方法進行了系統(tǒng)的試驗和研究。總共試驗了6種取心鉆進方法，基本包括了目前世界上主要的硬巖取心鉆進方法。試驗結(jié)果表明，螺桿馬達－液動錘－金剛石取心鉆進方法(參見圖2)是最佳的硬巖取心鉆進方法。

圖2 CCSD科鉆一井取心鉆進鉆具組合

總結(jié)科學(xué)鉆井取心鉆探實踐，可根據(jù)表1選擇科學(xué)超深井的取心鉆進方法。

表1 取心鉆進方法的選擇

在超深井取心鉆探中往往發(fā)生巖心失落甚至取不到巖心的情況，這時就要借助側(cè)壁取樣技術(shù)進行補取巖心。現(xiàn)有多種側(cè)壁取樣方法，包括壓入式側(cè)壁取樣方法、射孔式側(cè)壁取樣方法、造斜鉆進式側(cè)壁取樣方法、連續(xù)切割式側(cè)壁取樣方法、旋轉(zhuǎn)式側(cè)壁取樣方法等。其中的造斜鉆進側(cè)壁取樣方法、連續(xù)切割式側(cè)壁取樣方法和旋轉(zhuǎn)式側(cè)壁取樣方法相對較適合應(yīng)用于科學(xué)超深井鉆探的補取巖心。對于深度超萬米的超深科學(xué)鉆井，主要要解決這些方法的高溫高壓耐受能力。

3．3 全面鉆進的鉆進方法

根據(jù)地層條件來確定使用鉆頭的種類。軟巖鉆進采用螺桿馬達驅(qū)動的金剛石聚晶復(fù)合片鉆頭，硬巖采用高速渦輪鉆具配合孕鑲金剛石鉆頭。研究與試驗結(jié)果表明，渦輪鉆具的轉(zhuǎn)速可達每分鐘幾百至上千轉(zhuǎn)，與孕鑲金剛石鉆頭配合，可大大提高硬巖鉆進的機械鉆速，比牙輪鉆進至少提高50%，高的達100%，甚至更多。

3．4 擴孔鉆進的鉆進方法

擴孔鉆進分2種情況，一種是領(lǐng)眼式擴孔，另一種是套管下擴孔。

領(lǐng)眼式擴孔是在小直徑超前孔施工后進行，采用領(lǐng)眼式擴孔鉆頭(見圖3)。這種鉆頭的領(lǐng)眼部分插入已鉆成的小井眼中，起導(dǎo)向作用，靠后部的切削具擴大井眼。根據(jù)地層條件，可采用復(fù)合片或者牙輪作切削具。

套管下擴孔是在套管內(nèi)下入雙心擴孔鉆具(見圖4)，在套管的下方擴出比套管直徑還大的孔眼。

圖3 領(lǐng)眼式擴孔牙輪鉆頭

圖4 套管下擴孔鉆進

3．5 井下動力鉆具

對于超萬米超深井鉆進，采用井底動力驅(qū)動是必然的選擇，開展井下動力鉆具研究對于萬米超深井的施工具有十分重要的意義。當前采用的井下動力鉆具主要有螺桿鉆具、渦輪鉆具和液動錘3種。其中螺桿鉆具和渦輪鉆具屬于提供回轉(zhuǎn)動力的鉆具，液動錘是利用沖擊能量進行破巖鉆進的鉆具。根據(jù)目前的技術(shù)水準，螺桿鉆具和液動錘的耐溫能力約為150℃;渦輪鉆具是全金屬部件，是目前能適應(yīng)高溫井施工唯一的動力鉆具，其耐溫能力可達300℃。

超深井中使用井下動力鉆具首先應(yīng)該保證所在工況條件下的適應(yīng)性和安全性，應(yīng)該考慮如何保證在高溫高壓下密封可靠、操作簡單、使用安全和較長的使用壽命等要求。深井超深井鉆井工具的技術(shù)開發(fā)應(yīng)從鉆井工藝與鉆井參數(shù)研究、工具結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、鉆具的匹配等方面開展工作。

3．6 復(fù)合鉆柱的設(shè)計

鉆桿柱是鉆探施工中非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，對于超深井鉆進施工更是如此。鉆桿柱在鉆進中要承受拉伸、扭矩、振動、摩擦引起的附加阻力和溫度等多項載荷的復(fù)合作用，工作條件十分惡劣。當鉆井超過某一深度后，單是鉆桿柱的自重就可能使鉆桿柱發(fā)生破壞。用于科學(xué)超深井的鉆桿柱有2種，即鋁合金鉆桿柱和鋼鉆桿柱。此外，要使鉆柱有更大的許下深度，可對上部和下部鉆柱采取不同規(guī)格、(上大下小)、不同壁厚(上厚下薄)和不同鋼級(上高下低)的措施，形成復(fù)合鉆柱，以減輕鉆柱的總重。復(fù)合鉆柱結(jié)構(gòu)比起單一規(guī)格尺寸的鉆柱來說優(yōu)點眾多，其既能滿足強度要求，又能減輕鉆柱的總重，也可在現(xiàn)有鉆機負荷能力下鉆達更大的井深。

假設(shè)最深井段的鉆井參數(shù)為:井深13000 m;鉆井液密度1.50 g/cm3;鉆頭直徑215.9 mm;最大鉆壓200 kN。鉆柱組合為:158.8 mm鉆鋌+127.0 mm(或139.7 mm)鋼鉆桿+152.4 mm方鉆桿。采用V150鋼級時，設(shè)計的塔式鉆柱組合見表2。采用U170鋼級時，設(shè)計的塔式鉆柱組合見表3。

表2 使用V150材料時的13000 m鉆柱方案

表3 使用U170材料時的13000 m鉆柱方案

3．7 鉆機方案

我國現(xiàn)有的最大石油鉆機是寶雞石油機械廠研制的ZJ120/9000DB型鉆機，其最大鉆井深度為12000 m。ZJ120/9000DB型鉆機是一臺交流變頻電驅(qū)動鉆機，具有能耗低、操控性好、超載能力強的特點。從載荷能力說，該鉆機已基本滿足13000 m科學(xué)超深井鉆進施工的需求。因此可以此鉆機為基礎(chǔ)，對其進行適當改造，即可形成13000 m科學(xué)超深井鉆機(參數(shù)見表4)。鉆機的頂驅(qū)、泥漿泵、循環(huán)、固控和井控系統(tǒng)可采用現(xiàn)有12000 m鉆機的配套設(shè)備。鉆機改造的基本思路如下:(1)提高鉆機井架高度，以實現(xiàn)40 m的立根長度;(2)加裝北京石油機械廠的DQ120BSC型交流變頻頂驅(qū)(參數(shù)見表5);(3)配備泥漿冷卻系統(tǒng);(4)配備連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)。

3．8 鉆井液方案

在深井、超深井鉆井過程中，由于地溫梯度和壓力梯度的存在，井眼越深，井筒內(nèi)的溫度和壓力就會變得越高。在高溫條件下，鉆井液中的各種組分均會發(fā)生降解、增稠、膠凝、固化等變化，從而使鉆井液鉆井作業(yè)無法正常進行。13000 m科學(xué)超深井的井底溫度一般可能在250～400℃之間。在井底溫度低于250℃時，采用水基泥漿體系。當井底溫度超過250℃后，改換成油基泥漿體系。這2類鉆井液體系的特點對比見表6。

表4 ZJ130/9750DB型鉆機的設(shè)計參數(shù)

表5 北京石油機械廠交流變頻頂部驅(qū)動鉆井裝置主要技術(shù)參數(shù)

表6 水基鉆井液與油基鉆井液綜合性能對比

3．9 鉆井軌跡控制方案

13000m科學(xué)超深井的井斜控制計劃分成2個階段:第一階段是主動式井斜控制階段，將主要采用自動垂直孔鉆進系統(tǒng)和導(dǎo)向鉆進系統(tǒng)來控制井斜(溫度不超過260℃的井段)。第二個階段是被動式井斜控制階段，將采用一些常規(guī)的防斜和糾斜措施(鐘擺鉆具和滿眼鉆具等)來控制井斜(溫度超過260℃的高溫井段)。

此外，13000 m科學(xué)超深井的套管和固井技術(shù)方案、井壁穩(wěn)定性和鉆井安全、鉆探數(shù)據(jù)采集和管理系統(tǒng)、鉆進施工時間測算、鉆進施工費用測算等都是需要專門研究的問題，由于篇幅所限不再論述。

4 結(jié)語

地殼探測工程是一項包含眾多學(xué)科、眾多技術(shù)領(lǐng)域、高度集成與融合的重大科學(xué)工程，很多裝備和技術(shù)方法都要開展創(chuàng)新性的、深入的研究。其中難度最大、投入最多、耗時最長的子工程是超萬米的鉆探工程。

地殼探測工程是我國科學(xué)家歷時多年構(gòu)思、精心策劃的重大科學(xué)計劃，是我國“上天、入地、下海”挑戰(zhàn)自然的壯舉，更是解決影響我國經(jīng)濟、社會發(fā)展急迫的資源和災(zāi)害問題的重大舉措和推動我國從地質(zhì)大國走向地質(zhì)強國的必由之路。地殼探測工程將極大地深化和擴展我們認識大陸巖石圈結(jié)構(gòu)、活動過程與動力學(xué)機制的視野。為把握地殼活動脈博，開辟深層找礦新空間;了解深部物性參數(shù)，實現(xiàn)能源與重要礦產(chǎn)資源重大突破;提升地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警能力，提供全新科學(xué)背景和基礎(chǔ)信息，全面提升地球科學(xué)發(fā)展水平做出重大貢獻。

［1］ 張金昌，謝文衛(wèi)．科學(xué)超深井鉆探技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀［J］．地質(zhì)學(xué)報，2010，84(6):887 －894．

［2］ 王達，張偉，張曉西，等．中國大陸科學(xué)鉆探工程－科鉆一井鉆探工程技術(shù)［M］．北京:科學(xué)出版社，2007．173－300．

［3］ 王達，張偉．“科鉆一井”鉆探施工技術(shù)概覽［J］．中國地質(zhì)，2005，(2):14 －24．

［4］ 鄢泰寧，胡郁樂，張濤．檢測技術(shù)及鉆井工程儀表［M］．湖北武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2009．

［5］ 王達，張偉，湯松然．俄羅斯科學(xué)深鉆技術(shù)概況和特點——技術(shù)考察系列報道之一［J］．探礦工程，1995，(1):53－57．

［6］ 王達，張偉，湯松然．俄羅斯科學(xué)深鉆技術(shù)概況和特點——技術(shù)考察系列報道之二［J］．探礦工程，1995，(2):54－55．

［7］ 王達，張偉，湯松然．俄羅斯科學(xué)深鉆技術(shù)概況和特點——技術(shù)考察系列報道之三［J］．探礦工程，1995，(3):52－54．

［8］ 王達，張偉，湯松然．俄羅斯科學(xué)深鉆技術(shù)概況和特點——技術(shù)考察系列報道之四［J］．探礦工程，1995，(4):53－56．

［9］ 王達，張偉．“科鉆一井”主要技術(shù)方案實踐與認識［J］，探礦工程，2001，(5):52 －54．

［10］ B．Engeser．聯(lián)邦德國大陸深鉆計劃KTB鉆探技術(shù)報告［R］．楊志豪，張偉，譯．聯(lián)邦德國下薩克森州地質(zhì)調(diào)查局，2008．437 －474．

［11］ 高德利．復(fù)雜地質(zhì)條件下深井超深井鉆井技術(shù)［M］．北京:石油工業(yè)出版社，2004．

［12］ 孫建華．深孔繩索取心鉆探技術(shù)現(xiàn)狀及研發(fā)工作思路［J］．地質(zhì)裝備，2011，12(4):12 －14．

［13］ Boart Longyear．Global product catalogue(coring rods and casing)［Z］．2009．

［14］ 練章華．套管偏梯形和圓形螺紋滑脫載荷分析［J］．石油機械，2008，32(5):7 －9．

［15］ 馮清文．繩索取心鉆桿螺紋錐度與強度關(guān)系及應(yīng)力研究［J］．探礦工程，1995，(6):24 －26．

［16］ 況雪軍，孫建華．XJY850高強度精密地質(zhì)管材的研制［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2009，36(6):28 －30．

［17］ 梁?。刭|(zhì)鉆探鋁合金鉆桿材料研制及室內(nèi)試驗研究［J］．地質(zhì)與勘探，2011，47(2):304 －308．

［18］ 張春波．繩索取心金剛石鉆進技術(shù)［M］．北京:地質(zhì)出版社，1985．3 －5．

［19］ 王達．深孔巖心鉆探的技術(shù)關(guān)鍵［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2009，36(S1):1 －4．

［20］ 梁?。茖W(xué)超深井鉆桿柱受力分析與計算［A］．中國地質(zhì)學(xué)會探礦工程專業(yè)委員會．第十六屆全國探礦工程(巖土鉆掘工程)技術(shù)學(xué)術(shù)交流年會論文集［C］．北京:地質(zhì)出版社，2011．432 －437．

［21］ 劉廣志．中國大陸科學(xué)鉆探(CSDC)的新進展［J］．探礦工程，1996，(4):2 －4．

［22］ 王建華，蘇長壽，左新明．深孔液動潛孔錘鉆進技術(shù)研究與應(yīng)用［J］．勘察科學(xué)技術(shù)，2011，(6):59 －64．

［23］ 蘇長壽，謝文衛(wèi)，楊澤英，等．系列高效液動錘的研究與應(yīng)用［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2010，37(3):27 －31．

［24］ 王人杰，蘇長壽．我國液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆探的回顧與展望［J］．探礦工程，1999，(S1):140 －145．

［25］ 高德利．易斜地層防斜打快鉆井理論與技術(shù)探討［J］．石油鉆探技術(shù)，2005，(5):16 －19．

［26］ 王三牛，王聰，劉瑋，等．科學(xué)深鉆擴孔鉆頭及鉆進技術(shù)研究［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2012，39(3)．