从《独立日2》中看那些吊炸天的钻井技术

目前,等离子和激光钻井技术只是处于试验阶段,还没有应用。还要解决隔水、井控,尤其是钻到液态层,怎么隔离周围的熔岩等等一系列问题。

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电影《独立日2:卷土重来》讲的是人类在利用外星人留下来的技术武装了自己后,结果还是战五渣,当快被虐成狗的时候,开始了绝地反击,最终干掉了邪恶的外星人。其实这些都是套路,关键是情怀,当然了情怀是最容易赚钱的嘛。

电影《独立日2:卷土重来》带着20年情怀就这么呼啸而来,还带着中国风暴:QQ、蒙牛、Angelababy。所谓外行看热闹,内行看门道,比如我就注意到了电影53分34秒的时候,外星人想要得到地核时使用了等离子钻井,直径一英里。那么我们就来聊聊这个。

▲是不是很震撼,设备即开即用,直接可以开钻。

首先我们要科普一下地球的构造。从外到内依次为地壳、地幔、地核。

地 壳

地壳就是平时我们踩在脚下的这一圈,分为大陆地壳和大洋地壳。大陆地壳平均厚度约35公里,我国青藏高原的地壳厚度达65公里以上;大洋地壳厚度仅约5~10公里,不久前,科研人员就是从里这把地壳钻穿了,所以这帮外星人才会选择从大洋地壳钻向地核。

▲地球内部构造

地 幔

地壳下面是地幔,厚度约2865公里,主要由致密的造岩物质构成,这是地球内部体积最大、质量最大的一层。地幔又可分成上地幔和下地幔两层。

现在科学一般认为上地幔顶部存在一个岩石熔融后形成的软流层,很可能是岩浆的产生地。软流层以上的地幔部分和地壳共同组成了岩石圈。下地幔温度、压力和密度较上地幔均有所增长,物质呈可塑性固态,大概性质有点类似橡皮泥吧。不过人类已经向这一地域进军了。

2015年12月9日消息,据英国广播公司(BBC)报道,科学家们将在印度洋海底钻孔,试图首次从地球最深处地幔里获得岩石样本。在这个过程中,研究人员希望可以证实他们有关地壳组成材料的猜想。

项目合作负责人、英国卡迪夫大学的地质学家克里斯·麦克劳德(Chris MacLeod)教授表示,钻孔至海底地下5.5千米深处可能需要花费几年时间,这还不包括决心号(Joides Resolution)钻探船与海底之间700米的水深。“总的来说,我们认为需要进行三次探险,” 麦克劳德说道。“这一项目已经获批,我们也获得了最初两个月调查的资金资助。但我们可能至少需要到2020年才能完成这项任务。”

地 核

再往里面就是地核,平均厚度约3400公里。其实地核才像个没壳的鸡蛋,分为外地核(蛋清)、过渡层(蛋黄膜)和内地核(蛋黄)三层,外地核厚度约2080公里,物质大概呈可流动的液态;过渡层的厚度约140公里;内地核是一个半径为1250公里的球心,物质呈固态,主要由铁、镍等金属元素构成。

地核的温度和压力都很高,估计温度在5000℃以上,压力达1.32亿千帕以上,密度可达每立方厘米13克,差不多就是个铁疙瘩。外星人为什么对个烫手的铁疙瘩这么感兴趣,或许只是编剧的脑洞比较大。

▲地层剖面示意图

全新的钻井技术

等离子钻井

要对付这么复杂的地球结构,普通的钻具自然是搞不定,于是这群外星人就开始放大招了,动用了直径一英里的等离子钻头。

不过等离子钻井也算不上是黑科技,因为我们也有。通常叫做等离子通道钻井技术,是指用高电压脉冲发生器产生等离子体,在等离子体的作用下,以岩石中的应力状态为基础, 产生的热应力超过岩石的强度极限值而破碎岩石。换句话说就是和遭雷劈差不多,用高压脉冲技术在1秒内连续放电20~30次,通过这种重复的动作是岩石产生破碎,形成高效、可控的钻进技术。

▲等离子钻井示意图

激光钻井

类似的我们还有激光钻井技术,其基本原理是利用高能光束直接作用岩石,使之局部快速加热到熔化和气化状态并形成气液两相混合物,然后由高速辅助气流将其携走和排除,是一种非机械接触式的物理破岩方法。简单说就是高温熔化掉岩石,再用高速气流带走岩屑。

▲《地心抢险记》中的激光钻进,非常震撼。

▲现有激光钻井示意图

目前,这两种技术只是处于试验阶段,还没有应用。还要解决隔水、井控,尤其是钻到液态层,怎么隔离周围的熔岩等等一系列问题。

咳咳咳……可能我想的有点多了。

能掌握开凿直径一英里的技术,其他自然不是问题,抄家伙就上啊。当然头脑简单的外星人就是这么干的,嗨皮嗨皮的钻着,就被人给干掉了。

P.S.这个电影充分说明在哪里最有前途都是钻井工人,没油了,我们不光可以去外太空钻彗星,还能钻地核!