有科学家言：在人类向太空发展，实施新一轮太空计划，中国“神舟７号”载人航天飞船、“嫦娥”探月工程圆满成功之时，中国地球科学家不得不面对这样一个现实——对人类赖以生存的地球内部了解的太少，直接钻探深度只有12千米，涉及的仅仅是地球的表皮。

2011年12月20日，随着国内首台万米科探钻机在宏华集团有限公司（以下简称宏华集团）成功验收，中国地学界科学家的“入地”努力，走出了跨越、追赶的第一步；由此，也标志着我国地球科学的深部探测计划已进入关键实施阶段。

一项“计划”背后的差距

上天不易，“入地”更难。多少年来，国内外科学家为更加了解人类所处的空间和环境，实现人类科学探索的美好梦想，一代又一代人终其一生。就探索地球来说，了解地球内部环境可以使人类更科学地汲取自然资源，保障自身安全和社会进步发展。在这方面，国外先进国家一直超前发展，占据优势。

2009年，国家“深部探测技术与实验研究”专项（英文简写“SinoProbe”）正式启动，标志着中国地球科学的深部探测计划拉开序幕。作为我国地学史上的重大事件之一，尽管该专项启动比较晚，有一些波折，但对有志于“上天、入地、下海、登极”的大国来说，今天，中国正进入航天大国的行列，这个时候挑战“入地”更加迫切，更具现实意义。

来自中国地质科学院的资料显示，至今，人类对地球了解甚少，更遑论外部星球；地质学家在地球表层找矿的面积仅占陆地的一半；目前人类对地壳的结构和动力学过程认识肤浅，面对火山、地震灾害束手无策。为重新重视地球科学，探寻“第二找矿空间”，保护生态环境，支持脆弱的生命系统，从上个世纪70年代开始，欧美发达国家发起了诸多科学探测计划，开展了一系列地质科学研究，优先取得了一些先进成果，从而在技术精度上领跑全球。

深部探测可比喻为给地壳“做CT”或“建模”。据科学家介绍，美国第一轮深部探测（上世纪70～80年代）已完成约60,000千米的反射地震剖面，英国超过20,000千米，意大利10,000千米。近年俄罗斯完成了10,000千米的反射地震探测。而据统计，至今，我国用于地壳深部探测的反射地震剖面总长仅为4,565千米，相当于美国的1/13，英国的1/5，俄罗斯的1/5，意大利的1/2。

中国地质科学院的科学家指出，“‘入地’已经成为我国的软肋，与国际先进水平相比差距巨大，而从国家对资源需求来看，深部信息的缺位导致地质科学理论创新、资源勘查和地质灾害预警能力的全面落后”。他们认为，“从国家科技发展战略布局高度上，启动我国的深部研究计划刻不容缓。”

中国地学界科学家在行动

改变我国“入地”落后局面，推动中国地球科学的整体进步，必须从深部研究与探测着手。早在2002年，国土资源部系统的科研机构就提出了“地壳探测工程”的设想。历时七年构思、策划，2009年该重大项目终于正式立项，默默运行三年后，于2011年进入关键阶段。

据介绍，SinoProbe——深部探测专项共涵盖九个项目，项目（课题）承担单位涉及中国地质科学院在内的科研院所、高校、相关单位等十余家，集合了12位院士、200多名研究员以及上千名科研人员。该专项将最终回答“大陆是如何形成和演化的，为什么会产生地质灾害，油气与矿产资源是如何形成和分布的”这一系列未解的问题。

地壳探测是一项系统工程，关键在于科学钻探。科学钻探是获取地球深部物质，了解地球内部信息最直接、最有效和最可靠的方法，被誉为人类的“入地天文望远镜”。作为专项的一个重要子项目，深部探测关键仪器装备研制与实验备受外界关注，其中，“超级科学钻”——高集成工艺和超大深度钻探装备成为攻关的重点之一。

至今，世界上超过8,000米的超深孔科学钻探只有前苏联的科拉超深孔和德国的KTB孔，我国在江苏东海县启动的CCSD-1超深孔，在2005年深度仅为5,158米。2011年，科技部超深科探钻井项目川科一井应用12,000米石油钻机，完钻井深也只有7,560米。

“超深孔科学钻探钻机是打开地球内部奥秘的钥匙。”为研制中国顶尖的科探专业钻机，今年6月，“深部探测关键仪器装备”项目的承办单位——吉林大学先后先后考察了国内骨干企业宝鸡石油机械、兰石国民油井，宏华集团三家竞标单位。由于价格比较优势，尤其是综合考虑到技术实力、企业机制及创新氛围更适合科学钻探项目，他们最终选中了后者。而五个月之后，在宏华集团的广汉制造基地现场，高高矗立、配备齐全的科探钻机如日竣工，并首次公开亮相。

万米科学钻探钻机横空

出世由吉林大学和宏华集团合力打造的这台专业科探钻机，高45米，占地1万平方米，重量超过1,000吨。在外形与大部分组件上，跟石油陆地钻机差别不大，但却比石油钻机的工艺、技术要求更高。

12月20日，在万米大陆科学钻探钻机成功验收后，中国科学院院士、国土资源部高咨中心专家李廷栋对本刊记者说：“目前国内最深的石油钻井已经实现了8,000米以上。但石油钻井不需要取心，科探钻井的工艺技术要比它复杂的多。”

“地壳钻探的重点是建立一个通道，要把整个地质层成长的岩心取出来，因为要全程取心，所以对取心的要求很高，比如要控制钻压和扭矩等方面的精度等，这比石油钻机大规模的打井眼要求更精、更细。”在竣工仪式现场，宏华集团总裁张弭解释说，因为是科学钻探用钻机，且该专业钻机在国内属首次研制，甲方吉林大学在研制中提出了特别要求。

“钻机的能力要满足一万米钻杆的重量，摆排的钻具要满足一万米的数量的存放空间，此外，要求钻机有很多接口，以备适应各种工艺方法。”吉林大学建设工程学院院长孙友宏指出，此次“特别预留了一个与压顶驱相配的接口，可以实现特殊工况下的钻杆回转。这是目前国际上最先进的钻井工艺。”

针对目前国内钻机转速低、钻井工艺简单、取心钻探效率低、钻探成本高、不适合深部大陆科学钻探复杂地层的多工艺钻进等不足，宏华集团研发团队采用了国内外领先的数控变频电动钻机技术（DBS技术）。研制中，该集团攻克了种种设计和技术难题，特别是参数从7,000米调整到1万米带来的难度。他们还与吉林大学一起开发了相关软件。

为“集成世界上最好的技术”，优化钻机成套配置，这台科探钻机的关键设备中，有三分之一从国外采购，三分之一由宏华集团研制、提供。在竣工仪式上，中国石化集团西南石油局副局长唐嘉贵评价说，“搭载校企联合研发的自动排管系统、全液压顶驱、液压猫道、高精度自动送钻装置等高端井口自动化装备，代表了国内国土资源勘探用钻探设备的最高水平。”

“这台钻机具有运行成本低、能耗低、效率高、抗高温的特点，抢占了国际钻探装备的制高点，成为我国深部探测和大陆科学钻探的利器。”深部探测专项首席科学家、中国地质科学院董树文副院长赞誉有加。李廷栋院士认为，这台钻机的诞生，“在科学钻探技术上是一次很大的跃进。”

按照计划，万米钻机设备将在2012年初运往大庆油田，实施松辽盆地科学钻探2井作业，与国际大陆科学钻探计划（ICDP）合作，获取该盆地白垩系地层地址资料。预计初次钻井完钻井深将达到6,600米。

万米科探钻机有望实现国内大陆科学钻探的重大突破。“也有可能会钻到万米以上，”李廷栋院士表示，“长远考虑，下一步将设计更高深度的科探钻机。” 有消息证实，国土资源部15,000米科探钻机项目已经在计划中。深知科技项目的价值意义远比商业项目大，宏华集团表示还将再次参与申报。世界最深的地壳科探钻机或将首先在中国诞生，中国深部探测发展将持续发力。