考拉超深钻孔为什么停止了钻探(深度12262米)
1 引言
目前在陆地上最深的钻孔是俄罗斯的考拉超深钻孔(Kola Superdeep Borehole)，它从1970年开始钻探，花了大约20年的时间，最终深度为12262米。本文描述了这个钻孔的历史背景、科学意义以及停止钻探的原因。在此基础上，简要介绍了中国正在实施的超级钻探项目。理论上来说，由于最近30年科学和技术的巨大进步，中国实施的钻探项目其钻探深度极有可能超越考拉超深钻孔的深度，成为世界第一。
2 历史背景
20世纪60年代，世界上两大霸权国家美国和苏联不仅进行着众所周知的太空竞赛，同时也进行着通往地球中心的竞赛。首先，1958年美国启动了莫孔计划(Mohole Project)，在美国国家科学基金会的资助下，从墨西哥瓜达卢佩岛(Guadalupe Island)附近的海底钻探获取地球样本。不过，他们仅在海床上钻了183米，1966年美国众议院撤销了该项目。
1970年，苏联在挪威边境靠近巴伦支海(Barents Sea)的摩尔曼斯克(Murmansk)启动了钻探地球的项目，后来被称之为考拉超深孔(Kola Superdeep Borehole)。
3 钻探的科学意义
(2) 了解过去的环境变化以便更好地预测未来的情况;科学家们已经从考拉超深钻孔中发现了很多有价值的东西。4 停止钻探的原因
1970年5月24日，苏联正式开始了考拉钻探项目，目标是尽可能地深入地球内部，当时科学家们预测可以钻到15公里。科拉孔的直径只有9cm，与我们作岩土工程勘察的钻孔直径差不多。到了1979年，该项目钻探深度超过9.5公里，打破了当时所有钻孔的世界纪录。到了1989年，钻孔深度达到12,262米，被迫停止进一步钻探。考拉钻孔仅穿透了大约三分之一的地壳，占地表到地球中心距离的0.2%。不得不说，苏联解体是考拉钻孔停止钻探的主观原因，客观原因是实在钻不下去了，于是科拉超深钻孔在1992年正式被废弃。民间流传的一种说法是当钻探到这个深度时从地球内部传来了奇怪的生物发出的声音，上世纪90年代还曾经根据这个传说拍过一部科幻电影，当然这不是科学的解释，停止钻探最直接的原因是温度太高超出了钻探设备的能力。在岩石工程中，我们通常使用的假设是深度每增加100m，温度上升3°，按照这个关系式，在地表下10,000米温度可以达到300°。考拉钻孔预期的温度为100°，但实际的温度达到了180°，这些温度已经超出了钻探设备的能力，给钻探带来了非常大的困难。Mponeng金矿的深度为4km，地下温度为66°，按此推测，在12,262米的深度上，温度应该为202°，这个值与实测温度较接近。
另一方面，考拉钻孔在钻探到6.9公里时，岩层开始变得坚硬以钻探下去。但工程师们仍坚持钻探，并于1989年钻孔达到极限深度12,262米，尽管没有预期目标15公里，但已经是世界上钻探最深的钻孔。2005年，正式关闭了钻井现场，并且封住了钻孔洞口。既考拉超深钻孔(Kola Superdeep Borehole)之后，许多国家作了相似的钻探，包括美国、日本、德国、奥地利和瑞典等，但都没有超过考拉深度。要进行深部钻探，至少需要克服下面三个困难：(1) 钻孔垂直度。随着深度增加，钻孔会发生偏斜，如何保持钻孔垂直是钻探成功的首要问题；
(2) 钻孔稳定性。在钻探过程中可能会遇到破碎带以及似流体物质，如何保持钻孔的稳定性是钻探成功的另一个问题；
(3) 地层温度。如上所述，随着钻探深度逐渐增加，温度越来越高，高温会对钻探设备造成严重破坏。而且温度越高，越难维持钻孔稳定性。科学技术的巨大进步以及强大的国家自信，促使中国于2023年5月30日启动了预期11,100米的深孔钻探项目(根据上述讨论，预测的地层温度应该在183°以上)，该钻孔位于中国最大的沙漠---塔克拉玛干沙漠。该项目旨在提供地球内部结构的见解，测试深层钻探技术，寻找石油和天然气储备。预计钻探过程将持续约457天，钻孔本身将穿过10个大陆地层，到达白垩纪系统。尽管该项目已经作了非常充足的准备，但必须意识到，这绝不是一项轻而易举就能完成的任务，如果顺利的话，也有可能打破考拉钻孔保持的世界记录，让我们拭目以待。
