深海钻探海牛二号真牛,海牛号的经济价值

  • 发布时间:2022-09-01 00:30:33
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来源:人民日报

“海牛二号”载着科考船驶向深海。

湖南科技大学供图

“海牛二号”正在进行海试。

湖南科技大学供图

深海矿产资源丰富。为了发现和研究它们,必须通过水下钻探获取样品。在各种采样方法中,海底钻机以其钻井成本低、效率高、样品扰动小、操作简便等优点成为热门的高科技装备。

不久前,中国自主研发的具有深孔和压力保护的“海牛二号”海底钻机系统在2000多米的深水中成功钻探231米,创造了深水海底钻机的新世界纪录,标志着中国在该领域达到了世界领先水平。

看似沉重,实则不凡。

200米以下钻井,意味着中国理论上具备海洋资源全覆盖的勘探能力。

“海牛二号”是由湖南科技大学教授万不言研发的。万不言介绍,“海牛二号”由海底钻机本体、海底原位探测器、移动式海底钻机配套收放系统等组成。“其中,钻机本体为橙黄色、八角形钢结构,高7.6米,‘腰围’10米,重12吨。是目前国内最重的地质勘探和科研设备。”

“海牛二号”看起来很重,在海底作业时却很灵活。它的“武器”是身上的78根钻杆,每根长3米,像左轮手枪子弹一样排列在圆盘上。操作时,机械手通过旋转圆盘取杆并加载,将钻杆一根根钻入岩层。

钻头相当于“海牛二号”的喇叭,由金刚石、硬质合金等材料制成。研究人员设计了不同种类的钻头,一些用于坚硬的岩层,一些用于沉积岩和软岩层。

“海牛二号”在4月7日创造了新的世界纪录。万不言告诉记者,当天,经过大约两个半小时的潜水,“海牛二号”到达了水深2060米的海底。姿态调整后,“海牛二号”立即开始目标地层保压取心钻井作业。大约15个小时后,钻孔的深度达到了海底下231米。

除了钻深,“海牛二号”还有一项绝活,——保压取芯。这是勘探可燃冰等一些海底矿物的关键。按照万不言的说法,可燃冰是海水压力下的“冰”。一旦离开其适当的海水深度,就会因压力降低而变成气体挥发。因此,普通深海钻机无法对可燃冰进行取样,只能在保持海底地层压力相等的情况下进行。

此前,全球海底钻机最大钻井深度设计能力为200m,但实际保压取芯作业仅达到135m,“海牛二号”大幅刷新纪录。

通过钻探取样分析,可以知道矿产储量、品位、埋藏形式,为以后的开采勾勒出一幅“藏宝图”。"你钻得越深,你能探索的资源就越多."万不言说,目前人类发现的具有商业开采潜力的海洋矿产资源,基本都在海底200米以内。200米以下钻井,意味着中国理论上具备海洋资源全覆盖的勘探能力。

据《联合国海洋法公约》报道,公海资源属于全人类,资源开发权一般遵循谁开发谁优先的规则。业内专家表示,“海牛二号”是中国深海钻探的“利剑”,它的出鞘让中国在海底固体矿产资源的研发上拥有了技术优势。

克服多重技术难题

关键技术全部自主研发,目前已获得125项专利。

由于深海高压低温,“海牛二号”不得不成功实现钻机收放、姿态调整、压力密封、钻杆和芯管连接与卸载、自动测控等一系列作业。在复杂的环境中,这在技术上是非常困难的。

据万不言介绍,“海牛二号”主要攻克了保压绳索取心全过程等技术难题

在钻井过程中,实现某一段的保压取心并不难,难的是全程保压。为了解决这一问题,科研人员多年来一直在攻关,采用独创的大孔深远程控制芯管全长直接密封保压取芯原理、技术和工艺,最终实现了小直径大孔深海底钻机的高效、高可靠性和全孔保压取芯。

万不言说,“海牛二号”很“聪明”。研究人员为它定制了许多传感器设备。这些传感器结合了该团队多年的海上油田钻井经验。当我们到达海底时,钻头会根据地层特征快速自动判断并自适应调整钻井方式和参数,解决了海底钻机的适应性问题和与海底复杂地层相匹配的取心技术,从而大大提高钻井效率、取心率和取心质量。

得益于自动化和智能化的设计,一个人就可以在母船上完成海牛二号的操作。“海牛二号”可以在钻井和取芯的同时做“兼职”:原位检测岩石的电阻率和孔隙度,拍摄洞内围岩照片等。

在海底钻机收放装置的设计和技术方面,团队解决了由于母船摇摆导致海底钻机与收放装置对准困难、靠得近、易撞击碰撞的问题,实现了海底钻机在水中自动校正收放位置和垂直转弯时自动抱紧海底钻机的功能,提高了海底钻机的收放效率和收放过程的安全性和可靠性。

值得一提的是,“海牛二号”所有关键技术均为自主研发,目前已获得125项专利。

“海牛二号”的研制基于中国国家重点研发计划“深海关键技术与装备专项”。对于“海牛二号”,任务书有三大目标,即作业水深不低于2000米,钻井深度不低于200米,保压成功率不低于60%。让万不言欣喜的是,这次海试充分验证了“海牛二号”的设计性能,实现了超出预期的任务目标。

以后还会继续优化。

挑战万米水深地质钻探的采样,是团队的下一个目标。

“海牛二号”并非“凭空而生”,而是20多年不懈持续研发的成果。2000年,万不言的团队开始研发深海海底钻机。

3年后,团队做出了我国首台深海浅层岩芯取样钻机,并在海底下钻0.7米,获得首个岩芯样品。

2010年,这个团队研发的深海深孔岩芯取样钻机,又把海底钻探深度推进到20米。2012年,“海牛Ⅱ号”的前身——“海牛号”研制项目正式启动。2015年,“海牛号”在3000米海水下下钻了60米。由此,我国成为世界上第四个拥有能在水深大于3000米的海底进行60米钻探技术的国家。

如今,我国多条海洋科考船配备了万步炎团队发明的专利设备,并在深海钻孔1000多个。

海底钻机的发展,与我国海底资源勘探历程紧密相连。万步炎告诉记者,1999年以前,中国没有能力研制大型深海机电装备,只能从国外租借设备。后来,我国决定自主研发深海钻探设备。万步炎团队迎难而上,接下了这项任务。他们几乎从零起步,不断摸索,奋勇攻关。

近年来,我国日益重视海洋技术装备研发。深海海底钻孔技术,对其他深海装备制造技术具有很强的辐射性,可以带动相关领域的研发。万步炎说,10多年前,科考船上基本所有设备都是进口的,如今国产装备达到80%以上,未来这一比例将越来越高。

万步炎表示,团队将进一步优化深海钻探设备性能,提升它的环境适应能力、作业性能和智能化程度。此外,他们还计划推进“海牛Ⅱ号”量产,在海底油气采场和海上风电场建设与工程地质勘查领域推广应用。

当前,“海牛Ⅱ号”还在海上工作。深度超过万米的马里亚纳海沟,至今没有人类进行海底钻探作业。“挑战万米级水深地质钻探取样,是我们团队接下来的目标。”万步炎说。

钻探的拼音

钻探的拼音是zuāntàn。钻探的意思是向地下钻孔,以探明地质构造等的情况。钻探地质勘探工作中的一项重要技术手段,通常用钻机从地表向下钻进,在地层中形成圆柱形钻孔,以鉴别和划分地层。

钻探可从钻孔中不同深度处取得岩心进行分析研究,用以测定岩石和土层的物理、力学性质和指标,提供设计需要。

钻探的例句:

1、学习如钻探石油,钻得愈深,愈能找到知识的精髓。先学爬,然后学走。

2、朗尼汤普森是冰核钻探领域的开拓者,也是研究喜马拉雅冰川的专家。

3、在钻探了几个星期后,他们终于发现了油矿。

4、沿路随处可见钻探天然气石油留下的阀门。

5、在钻探了几个星期后,他们终于发现了油矿。


钻探名词解释

钻探指的是用机具钻孔取样,判定地层地质情况的作业,是地质勘探工作中的一项重要技术手段。 用钻机从地表向下钻进,在地层中形成圆柱形钻孔,以鉴别和划分地层。可从钻孔中不同深度处取得岩心、矿样、土样进行分析研究,用以测定岩石和土层的物理、力学性质和指标,提供设计需要。
钻探是用钻机设备从地表向地下钻进成孔,从而达到所要任务的工程施工工程。从钻探的目的可分为:地质钻探,水文水井钻探,工程勘察钻探,石油钻探等等。
  1. 地质钻探:从钻孔中不同深度处取得岩心、矿样进行分析研究鉴别查明矿体或划分地层,判定地层地质情况的作业。通常地质找矿中钻探的费用至少都要占到40%以上。钻孔直径小(46~91毫米 ),按矿种的不同 ,深度从几十米到几千米。
  2. 水文水井钻探:钻探至含水层(位)时固井成孔,从而满足人畜饮水问题及农田灌溉或为地质部门提供水文观测。文地质钻探,普查孔直径小于150毫米,勘探孔直径150~350毫米,水井直径 150~550 毫米 ,孔深 300 米以上。
  3.地热钻探:钻探成,对地热资源通过热载体进行开采利用。目前的技术钻井深度一般可以达到3000到5000米,地热资源利用比较好的有羊八井高温地热田,西安地热田,北方集中在北京和天津两地。
  4. 工程勘察钻探:从钻孔中取得岩心、土样进行物理性质分析从而判断其地基基础是否满足工程建设的承载重力和稳定性。工程地质钻探 为勘察坝基 、水库、渠道、港口工程、高层建筑以及铁路、公路沿线的工程地质情况。
  5. 石油钻探:钻探成孔直接进行资源开发利用,国内有名的三家:中石油,中石化,海石油。钻孔一般开孔915毫米,终孔216毫米 ,孔深1000~7000米 及以上,通常井口要安装防喷器具。
  6. 文物勘察钻探 (钻探) :直观准确地取得一定地点的文化堆积资料,它比发掘省工,破坏性小,能在短时间内了解较大面积的地下情况。适用于具体了解遗址堆积分布范围、厚度、大型建筑基址、大型墓葬和古城的形状和布局等。
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