通过热水钻在南极冰川（架）上快速钻进大直径钻孔，对监测冰架物质平衡，捕捉空间粒子，寻找古生物的生命形式，研究地质时期环境气候特征以及推测冰盖及其冰架的演化历史，具有十分重要的意义。本项目在热水钻理论研究的基础上，针对热水温度、压力、流量、喷嘴结构对钻进速度和钻孔空间结构（钻孔直径、钻孔深度、钻孔倾角）的影响机理，建立相应的数学和物理模型，并在此基础上，通过理论分析和数值模拟，研究热水钻热流场对钻进速度和钻孔空间结构的影响规律。为了进一步验证热水钻理论研究结果，本项目开展了系列热水钻实验研究，通过小型热水钻、大型热水钻及热水取芯钻进的实验研究，分析热水钻过程中的钻进速度、钻孔直径、热水射流温度、流量、压力等钻进参数的相互之间的影响关系，进一步确立了热水钻热流场对钻进速度和钻孔空间结构影响机理。在本项目研究中，根据实验研究需要，我们设计研发了小型及大型热水钻实验系统和实验平台，构建了模拟极地低温条件的多功能冰层钻探实验室。实验室建设了地下深度13米、直径1米的模拟极地低温环境的冰池，并安装了功能齐全的多种传感器，可以实时测量冰层温度、环境温度、钻进速度、钻进压力、钻具转速、钻井液泵量、钻孔直径以及热水钻水温、流量、压力等多项钻进参数，为南极冰层的科学钻探研究提供理论及实验支持，为未来开展极地研究提供了有力的实验条件和保障。本项目研究成果对于进一步完善热水钻技术，具有重要的理论意义和实际应用价值。本项目在项目组成员的共同努力下，已经按照项目计划任务书承诺的指标高水平、高质量完成了预期计划任务和指标，研究成果共计发表学术论文7篇，其中SCI检索论文4篇，授权发明专利3项，实用新型专利3项，开展了广泛的国际合作交流，跟国内外科研机构达成了良好的合作关系。 2100433B