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深海钻探、大陆钻探技术的发展
海洋世界 | 时间: 2010-06-12 19:46  | 文章来源: 香颂

作者:郝丁

人类一直没有停止对世界探索的步伐。我们生活的这个星球本身的奥秘更是人类探索的重点。目前,在对地球内部构造的研究过程中,深部钻探,即在大洋和大陆地壳上打深钻(小于6000米)和超深钻(大于6000米)已经成为了最实用的方法。到目前为止,人类的深部钻探活动已经开始了40余年。

船体本身的稳定性成了首要解决的问题:不能想象,在一艘摇来晃去的船上如何打钻。

海洋和陆地环境有着很大的不同:海浪、潮汐、海流、海水的腐蚀性、生物的扰动因素使得在海上钻探本身就比在陆上钻探面临着更多问题;而深海钻探还要面临高压、低温、水深等更多问题,更是难上加难。

由于深海钻探必须在考察船上进行,船体本身的稳定性就成了首要解决的问题——不能想象,在一艘摇来晃去的船上如何打钻。1974年开始,在“格洛玛·挑战者”号船上安装了起伏补偿系统:当船上下起伏时,被动式起伏补偿装置使用加速计来检测船上浮或下沉的时刻,并通过延伸或收缩悬挂钻杆的液压冲头进行补偿;主动式系统也使用与钻头压力相关的数据;这样,系统就可以“智能”调整液压冲头以补偿船的上下起伏,也可将加在钻头的压力维持在一定程度,大大减小了波浪对钻杆的影响。之后的“乔迪斯·决心”号沿用了这一系统。

另外,为了保持稳定,执行深海钻探的船只是越造越大。以DSDP、ODP、IODP这三个有连续性的计划为例:DSDP的主要考察船“格洛玛·挑战者”号,船长121米,宽19米,深8米,船中部竖立着43.3米高的钻井塔,塔顶高出海面61米,排水量10500吨,设计最大工作水深6096米,设计最大钻探深度7615米;ODP的主要考察船“乔迪斯·决心”号船长143米,宽21米,排水量16900吨,钻塔高61米,钻探能力9150米,钻探最大水深8235米,船上拥有1400平方米的7层实验室,可供沉积学、岩石学、古生物学、地球化学、地球物理和古地磁学等方面的研究和分析;而日本为了IODP建造的大型考察船“地球”号,全长210米、宽38米、排水量5.7万多吨,钻塔高110 米(全球最高的钻井架),钻探能力12000米,钻探最大水深4000米,拥有2300平方米的4层实验室,是目前为止全球最大的海洋探测船。更大的吨位,除了意味着更好的稳定性以外,还意味着更大的承载能力,可以装载更多更好的实验设备,同时,钻塔高度的增加也意味着钻探设备的强化。

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