과학 드릴링

Scientific drilling

과학적으로 지구에 구멍을 뚫는 것은 과학자들이 지구의 퇴적물, 지각, 상층 맨틀을 탐사하는 방법이다. 암석 샘플 외에도 시추 기술은 시추된 샘플에 보존된 대부분 미생물 생명체인 콘네이트 액체와 지표면 아래 생물권의 샘플을 발굴할 수 있다. 시추에 사용되는 대부분의 기술은 석유와 가스 산업의 진보에서 나온다. 과학적인 시추 작업은 국제대륙과학시추프로그램(ICDP)이 육지에서, 해상에서는 통합해양시추프로그램(IODP)이 수행한다. 대륙에서의 과학적인 시추에는 단단한 땅으로 시추하는 것뿐만 아니라 호수의 작은 배에서 시추하는 것도 포함된다. 얼음 코어를 얻기 위해 두꺼운 빙하와 빙판을 표본으로 추출하는 것은 관련이 있지만 여기서 더 이상 설명되지 않을 것이다.

우주로 보내진 탐사선과 마찬가지로 과학적인 시추도 사람이 도달할 수 없는 곳에서 샘플을 얻는데 사용되는 기술이다. 인류는 조지아 주의 코카서스 산맥에 위치한 세계에서 가장 깊은 동굴인 베로브키나 동굴의 2,212m(7,257ft) 깊이까지 내려왔다. 남아프리카의 금 광부들은 정기적으로 3,400m 이상을 더 깊이 가지만, 지구의 단단한 표면 아래 이보다 더 깊은 깊이로 내려간 사람은 없다. 지구의 깊이가 증가함에 따라, 온도와 압력이 상승한다. 지각의 온도는 킬로미터당 약 15 °C씩 증가하여, 비록 엄청난 압력에도 불구하고 어떻게든 샤프트를 열어두는 것이 가능했더라도, 인간이 수 킬로미터보다 더 깊은 곳에서 존재할 수 없게 된다.[1]

과학적인 시추작업은 학제간과 국제적으로 범위가 넓다. 개별 과학자들은 일반적으로 혼자서 과학적인 시추 프로젝트를 수행할 수 없다. 과학자와 엔지니어, 관리자 간의 팀워크는 시추 프로젝트의 성공과 수행, 표본 분석, 그리고 그 결과를 과학 저널에 해석하고 게재하는 데 종종 필요하다.

목적들

과학적인 천공은 광범위한 문제를 해결하기 위해 사용되는데, 이것은 표면이나 해저에 노출된 바위를 사용해서는 해결할 수 없다. 통합 해양 시추 프로그램은 광범위한 연구 목표를 가지고 있으며, 다음과 같은 세 가지 주요 테마로 나눌 수 있다.

  1. 심해 생물권과 해양 해저의 특성
  2. 환경 변화, 프로세스 및 효과 이해
  3. 고체 지구의 사이클과 지질역학

ICDP는 지구와 생물권의 역사, 화학, 물리학에 관한 다음과 같은 문제를 해결하기 위해 과학적인 시추에 초점을 맞추고 있다.

  1. 지진과 화산 폭발의 원인이 되는 물리적, 화학적 과정은 무엇이며, 그 영향을 최소화하는 최선의 방법은 무엇인가?
  2. 최근 지구의 기후는 어떻게 변해왔으며 그러한 변화의 이유는 무엇인가?
  3. 운석 충돌(볼리드)이 기후와 생명체의 대량 멸종에 어떤 영향을 끼쳤는가?
  4. 깊은 생물권의 특성과 탄화수소 성숙, 광석 퇴적 및 지구 생명의 진화 같은 지질학적 과정과의 관계는 무엇인가?
  5. 방사능과 다른 유독성 폐기물을 안전하게 처리하는 방법은 무엇인가?
  6. 퇴적분지와 화석연료 자원은 어떻게 발생하여 진화하는가?
  7. 광물과 금속 광석은 어떻게 형성되는가?
  8. 판구조론과 지구지각을 통한 열, 질량, 유체전달의 기초물리학은 무엇인가?
  9. 어떻게 사람들은 지각의 구조와 성질을 결정하는 데 사용되는 지구물리학적 데이터를 더 잘 해석할 수 있을까?

심층 드릴링

러시아 콜라 반도의 콜라 슈퍼딥 보어홀은 12,262m(40,230ft)에 달해 지구 고체 표면의 가장 깊은 관통이다. 9.1 킬로미터(5.7 mi)의 독일 대륙 심층 천공 프로그램은 지구 표면이 대부분 다공성이라는 것을 보여주었다. DSDP/ODP/IODP 홀 504B에서 해저 2.1km(1.3mi) 깊이의 드릴링이 달성되었다.[citation needed] 대륙 지각은 평균적으로 45km의 두께인 반면 해양 지각은 6~7km의 두께이기 때문에 심층 드릴링은 두 지각의 25~30%만을 관통했다.

라이저리스 및 진흙 제거 드릴링

해양 시추

지난 20년 이상 사용된 드릴십인 JOIDS 결의안은 라이저 없이 훈련한다. 라이저리스 드릴링은 바닷물을 1차 드릴링액으로 사용하며 드릴 파이프를 통해 펌핑된다. 이것은 드릴 비트를 청소하고 식혀주고 구멍에서 잘라낸 것을 들어올려 구멍 주위의 원뿔에 쌓는다. 일본의 신형 드릴십인 치큐는 라이저를 시추에 사용한다. 라이저 시스템에는 드릴 파이프를 둘러싸고 있는 외부 케이스가 포함되어 있어 보어홀 내의 압력 균형을 유지하기 위한 드릴링 액의 리턴-순환을 제공한다. 블로아웃 방지 장치(BOP)는 예기치 않은 가스 및 오일 방출로부터 선박과 환경을 보호한다. 이 기술은 지구로 수천 미터를 굴착하고 석유와 가스가 존재할 수 있는 두꺼운 퇴적물에 굴착하는 데 필요하다.[citation needed]

참조

  1. ^ "Connate Fluids". World News. Retrieved 2017-04-27.

외부 링크