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矿业大学极地科考队员结束东方站野外工作季

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© Форпост Северо-Запад / Анатолий Ожигин

女皇叶卡捷琳娜二世圣彼得堡矿业大学结束了在东方站的夏季野外工作季。未来10个月,该站将转入自主运行模式。在此地工作的极地科考队员小组正在总结研究成果。

第71次俄罗斯南极考察队的这个野外季相当短暂,仅有36天,这要求矿业大学的队员们紧张而协调地工作。全年90%的时间都在为此次考察做准备,除了直接参与考察队的成员外,学校的许多教研室和科研人员——从经验丰富的教授到年轻的研究生——都参与其中。只有在剩下的10%时间里,南极的研究人员们才全身心地投入,将设想付诸实践,忘记了正常工作制、午餐和睡眠。他们按计划进行科学技术实验,因为这些结果关系到新型冰川钻探技术的研发、现有技术的改进,以及东南极洲基础元地质研究的推进。

"我们首先进行了冰层和雪粒层钻探过程的研究实验,采用了孔底反循环空气技术。研究始于采集所需的雪粒层样本和冰层冻结。从5-6米深度采集了超过50个样本。之后立即进行了初步实验,以评估实验台的工作性能,这解决了许多疑问,例如:实验台所用材料在极端低温条件下表现如何?该技术方法能获得哪些钻探过程参数?采集的样本能否确保结果的可靠性?在实际的热压实验条件下需要进行哪些调整?我们终于找到了这些以及许多其他问题的答案。"——北极科学中心设计工程师 Anatoly Ozhigin 介绍说。

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© Форпост Северо-Запад / Анатолий Ожигин

该装置得以测试一种前景看好的、采用孔底反循环空气技术的岩心管钻具组合——从孔底岩石或雪粒层的破碎过程,到岩屑沿狭窄通道的排出和输送,再到旋流过滤器中的空气净化过程。

"该实验台的特点在于,制备好的样本被放置在透明的有机玻璃管中,整个钻探过程就尽收眼底。任何钻探工都梦想能看看孔底,直观地了解那里发生了什么。我们做到了。我们观察了岩层破碎的过程,评估了个别岩屑颗粒在孔底区域的运移行为,模拟了紧急情况并找到了最有效的排除方法。这些成果将为未来创建一个和谐、均衡的系统奠定基础。"——南极科考队副队长 Danil Serbin 指出。

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© Форпост Северо-Запад / Анатолий Ожигин

岩心管钻具组合模型是在圣彼得堡矿业大学增材技术中心制造的。

"将3D打印技术用于复杂的承力结构元件是完全正确的。即使在人为模拟的钻探事故过程中,当载荷远超临界值时,所有部件也都经受住了强度考验。所有这些使我们能够确定该技术的应用边界、其合理的运行参数以及未来的研究方向。所获得的数据是开发新型冰川钻探技术的基础,我们现在已经接近可以制造岩心管钻具试验样品的阶段了。"——Anatoly Ozhigin 报告说。

"我们还测试了一种带有新型加热系统的热力液压扩孔钻具,用于以生态安全的方式揭开冰下沃斯托克湖。在热力钻探中,关键在于理解装置和冰层中的热流走向并能够控制它们。测量系统则能让我们从内部'感知'过程。未来,我们将实施一个项目,钻一口可清洁进入冰下沃斯托克湖的深孔,以对其进行综合研究,到那时,我们的技术必须经过实践检验并准备好投入使用。"——Danil Serbin 阐述道。

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© Форпост Северо-Запад / Анатолий Ожигин
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令团队倍感欣慰的是,他们成功处理了去年的一次事故——在钻探50米深的浅孔VK-25时,孔底发生了螺旋钻具卡钻事故。俗话说,只有什么都不做的人才不会犯错。即使是从意外的失误中,我们也能通过分析其根本原因、制定消除和预防事故的方法来获益。

"我们与南北极研究所的工作人员共同制定了一套取出钻具的方案。在冰川温度为零下56度的情况下处理此类事故,国际上尚无先例。在这种情况下,必须采取非标准的工程解决方案。我们全体冰川钻探队搭建了一个热力液压系统,该系统带有钻孔周围冰川区域预热装置,并可将加热后的导热介质可控地输送到事故处理区域。我们使用环保的有机硅液体作为导热介质。协调一致的行动使我们首次尝试就将钻具成功取回地面。这无疑是一个成功!随后,通过视频测井模块我们获得了钻孔底部的图像,并看到了有趣的结果:形成了一个冰盖,其中包裹着冷却的导热介质。"——Anatoly Ozhigin 总结道。

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2月3日,雪地履带车队与第70次俄罗斯南极考察队部分越冬人员一同出发前往进步站。三天后,矿业大学的极地科考队员们也乘坐"布尔拉克"全地形车踏上了漫长的归途。从东方站到进步站的路程耗时约60小时。在那里,科学家们再次与野外队的同事们会合,后者的任务旨在研究白色大陆(南极洲)岩石圈典型结构的深部构造、地质演化及流体动力学状态。这些综合研究是在校长 Vladimir Litvinenko 的科学指导下,作为学校"东南极洲深部构造综合地质地球物理研究"项目的一部分进行的。