钻一口全世界最深的井，到底有多难？

半个多世纪前，“铁人王进喜”因为钻井而家喻户晓。现在越来越多的人开上了私家车，也要感谢钻井技术的进步。从你已接触的知识来看，钻井应该是一件稀松平常的事啊。那么问题来了，如果想要一口世界上最深的井，是不是一直往下钻就行啦？

300年，仅向地心钻进0.2%

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，人类花了大约300年，仅向地心钻进了大约0.2%。如果把地球比作一个鸡蛋的话，现在连鸡蛋皮都没钻破！

这个12262米深的钻孔还是前苏联的科拉超深井创造的记录，迄今已20多年。多年过去，世界上钻出垂直深度超过1万2千米特深孔的国家依然只有前苏联。

当然，很多国家都在努力。美国于1974年在俄克拉荷马州钻出一口深度9583米的井，名为罗杰斯1井，创造了当时的世界纪录。德国则实施了著名的“联邦德国大陆深钻计划（KTB）”，先后钻了一个4000多米和9101米深的科学探井。

跟这些领头羊相比，中国在科学钻探上只能算是后起之秀。进入新世纪后，我们陆续实施了“中国大陆科学钻探工程（CCSD）”“汶川地震科学钻”“松辽盆地科学钻”等科学钻探工程，积累了不少经验。

起步晚不等于发展慢。最近，科学家们又提出一个大胆的设想：根据地球科学探索和矿产资源探查的需求，在中国钻若干口超过万米，甚至打破前苏联科拉超深井纪录的特深钻孔。这将使我国的地球科学研究水平提升至国际先进水平。

为何要钻一口世界上最深的井，值得探讨。

正如人最不了解的是自己一样，人类虽然世世代代生活在地球上，却对它所知甚少。很多看似很简单的地球科学问题，至今仍没有确切答案。

比如，地震的原因是什么？地壳中有什么样的流体？是什么力引发了造山运动？地壳中曾经和正在进行什么样的物理化学过程？

如果能够打造若干条通往地球深部的通道，并在地层深处埋设长期观测的仪器，建立起对地球内部进行长期观测的网络，那么上述问题或许可以在一定程度上得到回答。

另一个原因，与地底下丰富的自然资源相关。

目前世界先进水平的矿产勘探开采深度已达2500米至4000米，而我国大多在500米以内。科学家估计，如果我国的矿产勘查深度能从平均500米增至2000米，我国的金属资源量可以翻一番。

事实证明，地球更深处埋藏着众多“惊喜”，这也是为什么特深层油气资源已经成为全球勘探开发的热点。截止2014年底，全世界6000米以上的超深层油气藏104个，8000米以上的有28个，其中包括我国的塔里木油田。除了油气，还有大量的地热资源等待我们去开发利用。

好处不必多言。问题在于，钻一口世界上最深的井谈何容易？！

可以想象的是，需要利用强大的机器，钻透一层又一层坚硬的岩石。在这个过程中，会遭遇一大堆世界级难题，比如地球的“三高”问题。

第一“高”是高温。

科学家预计，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。可惜现阶段很多材料的耐高温性能还没这么厉害。

第二“高”是高压。

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。更要命的是，在高温、高压之下，岩石的物理力学性质会发生改变，容易破碎。一旦井壁岩石出现破碎，又会严重阻碍钻井施工的顺利进行。

第三“高”，是高地应力。

所谓地应力，是地壳内岩石在受到外力而变形时，各部分之间产生相互作用的内力。高地应力非常容易造成井壁垮塌、卡钻等井下事故。前苏联的科拉超深井和德国的KTB井，在6000米至7000米以下井段施工时，就曾因为高地应力频频发生事故，从而浪费了大量的时间和经费。

这只是最主要的几个障碍而已。要钻这样深的一口井，用什么钻、怎么钻、钻多长时间都是问题。说白了，就连如何避免把井钻斜了都让科学家头疼。

想必你已发现，钻全世界最深的井，绝不是闹着玩的事。

这是一项庞大的系统工程。据测算，钻一口这样的井就需要花10年甚至20年时间，大约需要20亿人民币。要想把这笔巨资花得响，必须得有十足的把握才能动工。为此，科学家们提出了不少施工策略。

就拿对付地球的高温来说吧。对于地球万米深处300摄氏度高温，首先挑战的是钻具上的橡胶、尼龙等有机材料，比如钻具的密封件。此外还有钻具上使用的电子元器件，目前大多数元器件能耐受的最高温度在200度以内。

对此，最简单直接的办法就是研究出更难高温的橡胶、聚氨酯和电子元器件。如果这些材料仍然达不到要求，可以尝试用耐高温的金属材料来替代它们，毕竟300摄氏度对于很多金属而言不成问题。

还有一个反其道而行之的办法是给钻具降温。比如泥浆可以提取到地面进行冷却，那么可以通过泥浆的循环来带走钻具内的热量。还有一个设想是采用专门的制冷设备，像空调一样给钻具降温。遗憾的是，可以在高温高压环境下使用的制冷机目前还没有诞生。

为了防止井壁坍塌，科学家提出，可以加大泥浆的密度，尽量缩小最大地应力与最小地应力之间的差距。还可以采用多层套管或者膨胀套管来阻隔地层的崩塌。但这些技术都有其不足之处，也许还需要发散思维，想出更好的解决办法。

所以，表面上看是打一口井，实际上却是在考验一个国家的经济实力、基础工业实力和整个科技的发展水平。为了应对一连串世界性难题，很多时候需要对现有技术进行跨越式升级甚至颠覆。

正如一位科学家所言，要想完成世界第一的特深钻孔，必须拿出世界第一的钻探技术才行！

（转自 转自科技日报，本文主要依据中国地质调查局原副局长王达、吉林大学副校长孙友宏、中国科学院院士高锐等在香山科学会议上的发言采写）

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