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지구 깊은 곳을 탐험하다(하드코어 기술의 혁신적인 이야기)

2024-08-04

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류이칭 기자


"Crust No. 1"은 "Songliao 분지 국제 대륙 과학 시추 프로젝트"를 실행하고 있습니다. 사진 제공: 길림대학교

칼럼을 열면

중국공산당 제18차 전국대표대회 이후 시진핑 동지를 핵심으로 하는 당중앙은 혁신발전전략의 관철을 깊이 추진하고 혁신국가 건설을 가속화하는 전략적 과업을 제시했으며, 2035년 과학기술강국 건설을 목표로 과학기술체계 개혁을 지속적으로 심화하고 과학기술인력의 열정과 창의력, 창의성을 충분히 자극하여 과학기술의 자립과 자립을 효과적으로 촉진한다. -우리나라의 과학기술사업은 력사적인 성과를 거두었고 력사적인 변혁을 겪었습니다.

'창어'는 달을 포착하고, '천하'는 하늘에 주둔하고, '천문'은 불을 감지하고, '크리스톨-1'은 지구 깊은 곳으로 진출하고, '투쟁'은 심해 1만m를 탐험한다. 중국식 현대화는 반드시 기술 현대화를 뒷받침해야 하며, 고품질 발전을 달성하려면 기술 혁신을 통해 새로운 추진력을 키워야 합니다. 이제부터 본 신문은 '하드코어 기술 뒤의 혁신 이야기' 칼럼을 론칭할 예정이다. 기자들은 최전선에 깊숙이 들어가 하드코어 기술을 탐색하고, 혁신 이야기를 전하며, 20일 제3차 전체회의 최신 전개에 집중할 예정이다. 중국 공산당 중앙위원회를 방문하여 기술 혁신, 새로운 모델, 새로운 운동 에너지가 낳은 새로운 산업을 경험하며 과학 기술 혁신에 부지런하고 적극적으로 참여하는 수많은 과학 기술 근로자의 정신을 보여줍니다.

타클라마칸 사막 배후지에서는 '크러스트 1호' 드릴이 굉음을 내며, 깊이 8,795미터의 석유 및 가스 시추 작업이 성공적으로 완료되려던 참이었습니다.

"8,000m가 넘는 유정은 굴착하기 어렵습니다." 길림대학교 건설공학부 교사인 Fan Yueshuai는 앞에 있는 굴착 장치를 바라보며 다음과 같이 설명했습니다. "일반 석유 굴착 장치는 최소한 시간이 걸립니다. 5~6km 깊이의 유정을 뚫는 데 반년이 걸립니다. 유정을 완성하는 데는 95일밖에 걸리지 않지만 이곳 Crust One에서는 유정을 95일 만에 완성할 수 있습니다.”

과거에는 굴착 깊이가 5~6천 미터에서 현재는 8,000미터 이상입니다.

예전에는 시추 작업이 최소 반년에서 지금은 3개월 정도 소요됐다.

과거의 타의 추종을 불허하는 것부터 아시아 국가가 실시한 대륙 과학 시추의 새로운 기록을 세우는 것까지;

독자적으로 개발한 높이 60m, 면적 10,000m2 이상, 굴착 깊이 10,000m의 과학적인 초심공 표면 굴착 장치인 "Crust No. 1"은 어떻게 탄생했나요? 기자가 방문했습니다.

계속해서 어려움에 직면한다——

과학 연구 분야의 어려움을 극복하고 격차를 메우다

2014년 4월 13일 자정, 흑룡강성 다칭시 안다 '송커 2정'에서 '크러스트 1호'가 시추 작업을 시작했습니다.

2015년 겨울, '송과정 2호' 시추장에서 '1호 크러스트'의 부설계자이자 길림대학교 건설공학과 교수인 왕칭옌이 '1호' 아래에 서 있었다. 몇몇 과학 연구 중추를 가진 사람들이 초조하게 서성거리며 시추 장비 2층의 데릭과 아직 설치되지 않은 자동 배관 정리 기계를 대각선으로 올려다보고 있습니다.

한두 시간 안에 설치될 수 있었던 작업이 이미 추운 고지대에서 데릭 작업자들의 장비 숙달 부족으로 인해 세 시간 이상이 걸렸습니다. 이제 곧 어두워지는데 어떻게 해야 하나요? 만류에도 불구하고 왕칭옌은 직접 무대에 올라 2층 플랫폼 하단에서 행잉케이지를 통해 설치 지점까지 올라갔다.

"크레인은 왕 교수를 10층이 넘는 고도인 40미터까지 들어 올렸습니다. 날씨는 춥고 바람은 휘몰아쳤습니다. 케이지가 흔들리고 우리는 식은땀을 흘렸습니다." "Crust One" 10,000m 시추 장비 개발 길림대학교 건설공학대학 석유공학과 주임 Gao Ke 교수는 이렇게 말했습니다.

해가 지는 순간, 배관정리기계 인터페이스가 드디어 연결되었습니다. "무사히 땅에 닿은 후 왕 교수는 솔직하게 말했습니다. "왜 두려워하지 않습니까? 고소공포증이 조금 있고 다리도 약합니다. 하지만 문제를 빨리 해결하려면 직접 올라가야 합니다." 가오케는 회상했다.

비슷한 이야기는 셀 수 없이 많습니다. 프로젝트 초반, 최대한 빠른 시일 내에 디자인 계획을 세우기 위해 '크러스트 원'의 수석 디자이너인 선유홍 교수는 밤늦게까지 모두와 자주 논의를 했다. 2013년 생산회사인 쓰촨홍화석유설비유한회사(Sichuan Honghua Petroleum Equipment Co., Ltd.)에서는 연구 개발 진행 속도를 높이기 위해 연구원들이 "Crust No. 1" 부품을 운반하는 세발자전거를 타고 생산, 품질 검사 및 3~4km 떨어진 공장 지역을 디버깅합니다. 2013년 10월, 50대가 넘는 대형 트레일러 트럭이 부품으로 분해된 '1호 크러스트'를 싣고 '출생지'인 쓰촨성 광한에서 흑룡강성 다칭의 '송커 2우물' 위치로 운반했습니다. 총 거리는 3,456.7km였습니다. Sun Youhong은 호송대를 따라가며 전체 과정을 지휘했습니다.

독자적으로 개발한 핵심 기술과 장비는 'Crust No.1' 10,000미터 굴착 장치의 핵심이 되었습니다. R&D 팀은 깊은 드릴링 비트 압력 제어의 낮은 정밀도, 낮은 깊은 드릴링 장비 턴테이블 회전 속도, 낮은 장비 자동화 등 세 가지 주요 기술 문제를 극복했으며 고속 완전 유압식 상단 구동 드릴링, 고속 드릴링 분야에서 획기적인 발전을 이루었습니다. 정밀 자동화 배관 배열, 고속 드릴 파이프 스트링 자동 풀기, 이송 등 핵심 기술이 많습니다.

승인 평가에서 전문가 그룹은 "Crust No. 1" 10,000m 굴착 장치에 대해 높이 평가했습니다. 전체 기계는 높은 통합성, 높은 수준의 자동화 및 안정적인 작동을 갖추고 있어 초소형 분야의 격차를 메웠습니다. - 우리나라의 심공 과학 시추 장비를 종합적으로 개선했습니다. 우리나라의 완전한 시추 장비와 핵심 구성 요소의 설계 및 처리 수준입니다.

6월 23일 저녁, 길림대학교 건설공정대학 태래가실습기지가 환하게 밝혀졌다.

수 미터 길이의 드릴링 장비의 물리적 프로토타입이 작동하고 있습니다. 기존 드릴링 장비의 단일 비트 드릴링과 달리 반대 방향으로 회전하는 이중 드릴 비트가 있어 토크의 동적 자체 균형을 달성할 수 있습니다. Gao Ke와 그의 동료들은 학생들을 데리고 데이터를 기록했습니다.

"이것은 당사의 독창적인 생체 공학적 자체 균형 드릴링 도구입니다. 이 드릴링 기술은 드릴 장비 및 드릴 파이프에 의존하지 않고 원활하게 드릴링할 수 있습니다. 특히 깊은 드릴링에서 드릴링 품질을 보장하고 에너지 손실을 줄일 수 있습니다." 현재 본 연구는 40개 이상의 발명 특허와 5개 이상의 소프트웨어 저작권을 승인받았습니다.

과학연구의 비약이 속속 등장——

지구의 깊은 신비를 탐구하는 독자적인 혁신

“하늘에 오르고, 땅에 들어가고, 바다에 내려가고, 극에 오르는 것”은 인간이 자연을 탐구한 위대한 위업을 담고 있습니다.

고온, 고압, 지구 깊은 곳의 높은 지반 응력과 같은 극한 조건의 제약으로 인해 인간은 자신이 서있는 행성의 "핵심"에 대해 거의 알지 못합니다.

지표면부터 깊은 곳까지 파고들면 지층의 암석층에 지구의 진화 역사가 기록되어 있다. 원통형 코어 부분을 얻기 위해 과학적인 시추정을 시추하는 것은 신비한 깊은 땅에 "최소 침습적 조각"을 만드는 것과 같습니다.

과학적 시추는 지구 깊은 곳의 물리적 정보를 얻는 유일한 수단입니다. 지속적이고 완전한 코어를 얻는 것은 "Crust 1"의 중요한 과학 연구 임무 중 하나입니다.

심지 탐사 프로젝트의 주요 수요를 충족시키기 위해 중국 지질 조사국은 '심층 탐사 기술 및 실험에 관한 특별 연구 프로젝트'를 시작했습니다. 프로젝트 중 하나는 '심층 탐사를 위한 핵심 장비 및 장비 개발 및 실험'입니다. '시대의 모델'과 길림대학교가 이끄는 고 교수이자 박사 지도교수인 황다니안(Huang Danian)이 책임자를 맡았다. 이 프로젝트의 주제 중 하나는 "Crust-1" 10,000미터 과학 시추 장비의 개발입니다.

2018년에는 '송케 2호 우물' 현장에서 '1호 지각'이 지각 깊이 7,018m까지 굴착해 총 길이 4,014m에 달하는 연속적이고 완전한 코어를 회수하는 데 성공했다. 지금까지 우리나라의 주요 시추 장비 연구개발 지원은 아시아 국가들이 실시한 대륙 과학 시추 부문에서 새로운 기록을 세웠으며 세계에서 세 번째로 지하 10,000미터의 과학적 초심유 시추 능력을 확보한 국가가 되었습니다.

Gaoke는 아직도 이것을 기억하고 있습니다. "깊이에 따라 암석층의 색상과 구성이 다릅니다. 노란 사암, 검은 이암... 그것들은 지구 내부의 변화와 진화를 기록합니다."

지질학자들은 코어의 광물 구성, 퇴적 구조 및 동위원소 측정을 분석하고 연구한 후 백악기 기후와 생물학적 생존 장면을 복원하여 종의 대량 멸종에 대한 현재의 다양한 가설의 정확성을 직접적으로 입증했습니다.

학자들은 'Crust-1'을 통해 육상 기후 연구뿐 아니라 과학과 산업을 결합하는 방법도 모색했다. "우송과 2호"는 중국의 가장 중요한 석유 및 가스 매장지 중 하나인 송료분지에 위치하고 있습니다. 시추 과정에서 과학 연구자들은 Songliao 분지 아래에서 평균 메탄 함량이 86%인 102m 두께의 셰일 가스층을 발견했습니다. 수심 4,400~7,018m의 우물에서 안정적이고 깨끗한 지열에너지를 제공할 수 있는 개발 조건을 갖춘 분지형 열건성 암석층이 발견되었습니다.

드릴링 우물이 생산에 투입되었습니다.

생산과 연구를 결합하여 산업 발전에 도움

7월 4일, 타클라마칸 사막 내륙에서 '크로스트 원'은 분주했다. "'Crust No. 1'의 시추 작업은 95일이 소요되었으며, 하루 최대 시추 깊이는 1.6km에 달해 비용 절감과 효율성 향상에 큰 도움이 되었습니다."라고 방금 귀국한 Fan Yueshuai는 말했습니다. 드릴링 사이트.

우리나라의 석유 및 가스 자원 탐사 및 개발 전략을 가속화하기 위해 "Crust No. 1" 10,000m 시추 장비는 "Songke 2 Well" 임무를 성공적으로 완료한 후 2019년 5월 신장 타림 분지로 이동하여 초심층 석유 및 가스 시추 프로젝트를 시작합니다. 지금까지 "Crust No. 1" 10,000m 시추 장비는 깊이가 8,000m를 초과하는 유정 6개와 깊이 9,000m를 초과하는 유정 1개를 포함한 석유 및 가스 시추 프로젝트를 완료했습니다.

Gaoke는 "7개의 유정 각각에서 석유와 가스를 생산했다"며 "신장에서 설립된 지 5년 동안 'Crust No.1'은 큰 기술적 문제 없이 좋은 성과를 거두었다. 내년에는 'Crust No.1'은 종합적인 유지 보수와 점검을 위해 'Birthplace'로 돌아갈 예정입니다."

Gaoke가 언급한 "출생지"는 Sichuan Honghua Petroleum Equipment Co., Ltd.입니다.

2023년 8월, Sichuan Honghua Petroleum Equipment Co., Ltd.는 스마트 시추 장비 1.0 프로토타입 출시를 위한 기자회견을 열었습니다. 이는 회사가 "Crust No.1"의 연구 개발을 기반으로 시장 수요와 결합하여 출시한 지능형 상업용 석유 시추 장비입니다. 지능형 드릴링 리그 1.0은 드릴 리프트, 파이프 로잉 머신 및 탑 드라이브와 같은 석유 시추의 주요 측면에서 원클릭 연결을 실현하여 생산 효율성을 향상시킬 수 있습니다. "대학은 강력한 독창성 역량을 갖고 있으며 기업은 강력한 R&D 역량을 보유하고 있습니다. 학교와 기업의 협력은 단점을 보완하고 장비 제조 발전을 촉진하는 동시에 과학 기술 발전을 촉진할 수 있습니다." ., Ltd.가 설명합니다.

"Crust-1" 시추 장비와 관련된 기술 성과는 "Aurora" 극지 시추 장비에도 적용되었습니다. 이 장비는 섭씨 영하 55도 환경에서 작동할 수 있는 우리나라 최초의 극지 시추 장비가 되었습니다. "오로라"는 러시아 북극권의 한랭한 야말 지역에서 석유 및 가스 탐사 작업을 담당합니다. 이는 중-러 에너지 협력의 주요 프로젝트이자 중국이 제안한 이후 시행된 최초의 해외 대규모 프로젝트입니다. '일대일로(One Belt, One Road)' 이니셔티브.

이번 호 코디네이터: Yang Shuobi

레이아웃 디자인: 장단펑(Zhang Danfeng)

《인민일보》 (2024년 8월 4일 04면)