再坚硬的钻头也抵不过时间的磨损。每一次钻探都必须数次更换钻头,在起伏不定的海面上如何准确找到之前的钻孔并且继续打钻,就成了一个大问题。
深海钻探面临的另外一个问题就是钻孔定位和更换钻头的技术。再坚硬的钻头抵不过时间的磨损,而大洋地壳的岩性相对大陆而言更坚固,每一次钻探都必须数次更换钻头;而在起伏不定的海面上如何准确找到之前的钻孔并且继续打钻,就成了一个大问题。在这方面,早在DSDP时代的“格洛玛•挑战者”号就已经有了解决方案,即由动力定位设备和再进钻孔装置组成的一套定位和再进系统。
动力定位设备是一种由船载计算机自动调节和固定船位的装置。这套装置是在船后安装2个主推进器,在船两侧各安装了前推进和后推进器,使船只可前后左右移动,船底部装有4个水听器,海底钻孔周围安装有声呐信标。船只到达钻探地点后,船上的水听器能接收声呐信标发回的信号,通过计算机可随时得知船只偏离井位的距离,同时自动向有关推进器下达指令,调整船位,使船只始终保持在钻孔上方钻探活动允许的范围内。这样,船只可以维持船位,进行正常钻井作业。
再进钻孔装置是这样一套装置:在钻孔的再进钻孔漏斗上安装了几个声呐反射器;当钻头磨损后,可把磨损的钻头提到船上换上新钻头;钻头前端装有一个声呐扫描器,它能接收声呐反射器的回波,寻找钻孔位置,依靠钻杆上的液体喷嘴喷射水流,使钻杆向再进钻孔漏斗上的声呐反射器的中部移动,对准漏斗的中心,钻头和钻探管便巧妙地再次进入原有钻孔,继续作业。目前,这套系统能在任何需要的地方进行再进钻孔作业,并能在同一个钻探地点十多次更换磨损的钻头。
另一方面,日本海洋科学与技术中心从1990年开始进行“立管钻探船”的技术研究。立管技术的原理是这样的:立管从海底一直延伸到钻探平台,其内径大到足够可以使钻杆、钻头、测井工具等仪器设备的通过;立管外面有套管,既能防止井喷,又使钻井泥浆可以返回船上,得到重复利用,同时增大了钻速。这种立管钻探就不需要对船的起伏进行补偿,可以维持很长时间的钻探,钻探深度大大增加,而且不必避开含油气层。日本的“地球”号采用的就是立管钻探技术。
打钻的目的是为了取岩心,所以如何把岩心从海底取上来是最重要的一步。
在海底打钻不是为了好玩,目的是为了取岩心,通过研究岩心中的信息验证各种假说。所以如何把岩心从海底取上来是最重要的一步,各种钻探目标的实现与岩心的质量息息相关。目前,除了要求岩心的连续性和采收率以外,还需要在各种各样的地层中实施取芯。同时,除了岩石样品外,存在赋存于地层中的各种流体也成了研究中的重要对象,并要求这些流体保持原始温度、压力状态,因此,还需要开发各种具有针对性的取芯技术。经过几十年的发展之后,目前采取岩心的装置主要有以下几种。
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