[发明专利]3D打印离子体智能莫霍井钻井完井方法

说明书

技术领域

本发明涉及增材制造及地球深部钻探技术领域，更具体地说涉及3D打印离子体智能莫霍井钻井完井方法。

背景技术

在冷战的60年代，随着太空竞赛不断升温，另一项竞赛也慢慢展开，这就是地心争夺战。美苏尝试着钻到所谓的莫霍界面（即地球外壳与地幔之间的界线“Mohorovicic Discontinuity”，它是通常呈现固体形态的外壳和充满岩浆的地幔之间的一个理论性分界线）。

世界上首个深部勘探计划莫霍界面勘探是美国提出的，二十世纪60年代开始，主要是把莫霍面钻透，在地学上能有个明显的突破。但是因为高昂的经费以及高难的技术，该计划在一九九六年宣布告终。而在一九九六年的六月，一项对海底上部的地壳进行揭示的长期勘探计划由开始美国实施，也就是对世界各个大洋进行浅层次钻孔，主要对沉积岩采样和采集岩芯。共在各个大洋钻孔92口，所取的岩芯的长度9500米之多。科学工作者通过科学研究对大陆的漂移以及海底的扩张这两个假说进行了验证，构建了板块理论，建立了古海洋理论，对海底的高原形成以及海洋地壳的结构进行了解密；实证了气候的演变周期以及地球上环境突变的事件，对大陆周围深层流体作用进行了分析研究；海底的深部也有着生物圈，并且海底还有可燃冰天然气和水结合的产物，这些都给地球学科带来了巨大的突破。刚开始这个计划只有美国执行，后来慢慢的多国参与变成了国际性质的计划。这项计划结束是在一九八三年的十一月。该项计划和人类的登月球计划在二十世纪六十年代被称为人类的两大历史壮举。

在美国推出这项力图达到这个深度的钻探项目后，前苏联也加入到这场钻出世界上最深的洞的竞赛中。迪安·杜恩在《地球科学》一书中写道：“在1960年到1962年间，太空竞赛期间经济利益与国家自信心结合，促使前苏联科学家计划钻出一个“俄国超深钻井(Russian Mohole)”，这样做的目的是，赶在美国钻探项目之前到达地球外壳与地幔之间的界线。”将钻探地点选在人迹罕至的科拉半岛，在这里钻出有史以来最深的洞，洞深超过7英里(约11.22公里)。俄国钻了15年多，最终钻到地壳内部约12262米深处，这项世界纪录至今未被打破（世界之最而列入吉尼斯纪录大全）。

科学钻探是最近几十年才飞速发展的科学工程,大致可以将世界科学钻探分为两个时期：ICDP之前的科学钻探和ICDP之后的科学钻探.ICDP（International Continental Scientific Drilling Program）成立于1996年2月,德国、美国和中国作为第一批成员,成为ICDP的发起国,总部设在德国波茨坦,目前已有15个成员国.在ICDP成立之前,世界各国都已经有了科学钻探的探索.如美国的莫霍面计划（Mohole project）、深海钻探计划（Deep Sea Drilling Project,DSDP）,苏联在全国范围内开展的大陆科学钻探,德国的“联邦德国大陆深钻计划（KTB）”,法国、英国、加拿大、日本、瑞典、瑞士等国也都有科学钻探的实施.各国的科学钻探比较分散,加之科学钻探是一种成本极高、风险极大、技术及其复杂的科学工程,各国在实施过程中会遇到很多困难,由此制约了钻探施工和成果获取。ICDP的成立为科学钻探降低风险和成本，装备技术的交流和共享、科学成果的交流和共享都起到了良好的促进作用。目前科学钻探已经实施了湖泊钻探项目、陨石撞击和生物灭绝事件的科学钻探项目、研究火山和地热的钻探项目、断层带科学钻探项目等22个科学钻探项目,取得了大量的科学资料,极大促进了地质学及相关技术的发展。

大洋科学钻探： IODP（Integrated Ocean Drilling Program，即综合大洋钻探计划）是一个以探索海底沉积物和岩石所记录的有关地球历史和结构信息、监测海底环境为主要目的国际性海洋研究计划。它建立在早期的深海钻探计划（DSDP）和大洋钻探计划（ODP）成功的基础上，这两个计划通过对大洋海底的钻探，不仅验证了海底扩张和板块构造学说，而且在古海洋学、高分辨率地层学、海洋地球化学、全球气候变化、地质构造与岩石圈研究、深海生物圈、海底热液以及海底矿床领域取得了举世瞩目的成就，使人类不仅对地球历史和全球过程的认识发生了革命性的变化，更对地球科学的认识从最初孤立的岩石圈上升到了地球系统科学。

2015年12月5日，一个由12个国家的科学家组成的科考团队乘坐决心号”大洋科学钻探船，在西南印度洋亚特兰蒂斯浅滩的地方，开始了人类科学史上具有里程碑意义的科考行动——大洋钻探。根据本轮大洋科考的规划，“决心号”大洋科学钻探船的最终目标就是钻穿地壳，“触摸”地幔。