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chia(www.chia8.vip):海牛Ⅱ号在超2000米水深中乐成下钻231米 刷新天下纪录

admin2022-01-07201

  在超2000米水深中乐成下钻231米,刷新天下纪录

  深海钻探,“海牛Ⅱ号”真牛(科技视点)

  喻思南 唐亚慧

  深海矿产资源厚实,发现、研究它们,需要通过水下钻探获取样本。在种种取样方式中,海底钻机以其钻探成本低、效率高、样品扰动小、易操作等优势,成为备受青睐的能手艺装备。

  不久前,我国自主研发的“海牛Ⅱ号”海底大孔深保压取芯钻机系统,在超2000米深水中,乐成下钻231米,刷新了深海海底钻机的天下纪录,标志着我国在该领域到达天下领先水平。

  看似粗笨,实则身手非凡

  钻探到200米以下,意味着我国理论上具备海洋资源全笼罩的勘探能力

  “海牛Ⅱ号”由湖南科技大学教授万步炎领衔研发。万步炎先容,“海牛Ⅱ号”由海底钻机本体、海底原位探测仪、移动式海底钻机配套收放系统等部门组成。“其中,钻机本体外观上是一个橙黄色、八边形的钢质组织,高7.6米,‘腰围’10米,体重12吨,是现在我国水中最重的地质勘探科考装备。”

  看似粗笨的“海牛Ⅱ号”,在海底干起活来却很天真。它的“武器”是身上的78根钻杆,每根3米长,像左轮手枪的子弹一样排列在圆盘之上。操作时,通过圆盘旋转,机械手取杆上膛,把钻杆一根根钻进岩层。

  钻头相当于“海牛Ⅱ号”的犄角,由金刚石和硬质合金等质料制成。科研职员设计了差异种类的钻头,有的针对硬岩地层,有的适用于沉积岩软岩地层。

  “海牛Ⅱ号”是在4月7日刷新的天下纪录。万步炎告诉记者,当天,经由约两个半小时下潜后,“海牛Ⅱ号”抵达水深2060米的海底。完成姿态调整后,“海牛Ⅱ号”随即开展目的层保压取芯钻探作业。约15小时后,钻进孔深到达海底地下231米。

  除了钻得深,“海牛Ⅱ号”尚有一项独门特技——保压取芯。这是勘探可燃冰等某些海底矿产的要害。万步炎先容,在海水压力下,可燃冰呈“冰”状,它一旦脱离其相宜的海水深度,就会因压力减小而酿成气体挥发。因而,通俗深海钻机无法取样可燃冰,只有在保持海底地层相等压力的状态下,才气做到。

  此前,全球海底钻机的最大钻孔深度设计能力为200米,而现实保压取芯作业最深只到达135米,“海牛Ⅱ号”则大大刷新了这一纪录。

  通过钻探取样剖析,可以领会矿藏储量、品位和埋藏形态,为往后开采勾勒出一幅“藏宝图”。“钻得越深,能勘探的资源就越多。”万步炎说,当前人类发现的、具有商业开采潜力的海洋矿产资源,基本上在海底200米以内。钻探到200米以下,意味着我国在理论上具备了海洋资源全笼罩的勘探能力。

  凭证《团结国海洋法条约》,公海资源归全人类共有,资源开采权一样平常遵照谁勘探、谁优先的规则。业内专家示意,“海牛Ⅱ号”是我国深海钻探的一把 “利剑”,它的出鞘,使我国在海底固体矿产资源研究和开发上多了一分手艺优势。

  攻克多个手艺难题

  所有要害手艺均为自主研发,现在已取得125项专利

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  深海压力大、温度低,“海牛Ⅱ号”要在庞大的环境中,顺遂实现钻机收放、姿态调整、耐压密封、钻杆及芯管接卸、自动测控等一系列操作,手艺难度异常大。

  据万步炎先容,“海牛Ⅱ号”主要攻克了全程保压绳索取芯、钻管存储与钻杆快速接卸、智能化与专家操作系统、海底钻机平安可靠下放和接纳等手艺难题。

  钻探历程中,某一段实现保压取芯并不难,难的是全程保压。针对这一问题,科研职员延续多年攻关,通过大孔深遥控全孔全程保压绳索取芯,接纳了独创的岩芯管全长直接密封保压取芯原理、手艺与工艺,最终实现了海底钻机小口径大孔深高效、高可靠全孔全程保压取芯。

  万步炎说,“海牛Ⅱ号”很“伶俐”。科研职员为它量身定制了许多传感器装备。这些传感器,融合了团队多年的海上实地钻探履历。到了海底,钻头会凭证地层性状情形,快速自动判断并自顺应调整钻进模式与参数,解决了海底钻机与配套取芯工艺对海底庞大地层的顺应性难题,从而大幅提高了钻探效率、取芯率和取芯质量。

  得益于自动化、智能化的设计,一小我私人就可在母船上完成“海牛Ⅱ号”操作。“海牛Ⅱ号”在钻孔取芯的同时,还醒目“ *** ”:原位探测岩石的电阻率、孔隙率,给孔内周边岩石摄影等。

  在海底钻机收放装置的设计和工艺上,团队解决了因母船摇荡导致海底钻机与收放装置对齐与靠拢难题、易发生打击碰撞的问题,实现了海底钻机水中自动校正收放方位、垂直翻转历程自动抱紧海底钻机功效,提高海底钻机收放效率和收放历程的平安性与可靠性。

  值得一提的是,“海牛Ⅱ号”所有要害手艺均为自主研发,现在已取得125项专利。

  研制“海牛Ⅱ号”,依托的是我国国家重点研发设计“深海要害手艺与装备专项”课题。针对“海牛Ⅱ号”,义务书有三大目的,即作业水深不少于2000米、钻进深度不低于200米、保压乐成率不小于60%。令万步炎喜悦的是,本次海试充实验证了“海牛Ⅱ号”的设计性能,并超预期实现了义务目的。

  未来还将不停优化

  挑战万米级水深地质钻探取样,是团队接下来的目的

  “海牛Ⅱ号”并非“横空出世”,而是20多年锲而不舍、延续研发的效果。2000年,万步炎团队最先研发深海海底钻机。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,我国成为天下上第四个拥有能在水深大于3000米的海底举行60米钻探手艺的国家。

  现在,我国多条海洋科考船配备了万步炎团队发现的专利装备,并在深海钻孔1000多个。

  海底钻机的生长,与我国海底资源勘探历程慎密相连。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,只能从外洋租借装备。厥后,我国决议自主研发深海钻探装备。万步炎团队迎难而上,接下了这项义务。他们险些从零起步,不停试探,奋勇攻关。

  近年来,我国日益重视海洋手艺装备研发。深海海底钻孔手艺,对其他深海装备制造手艺具有很强的辐射性,可以动员相关领域的研发。万步炎说,10多年前,科考船上基本所有装备都是入口的,现在国产装备到达80%以上,未来这一比例将越来越高。

  万步炎示意,团队将进一步优化深海钻探装备性能,提升它的环境顺应能力、作业性能和智能化水平。此外,他们还设计推进“海牛Ⅱ号”量产,在海底油气采场和海优势电场建设与工程地质勘查领域推广应用。

  当前,“海牛Ⅱ号”还在海上事情。深度跨越万米的马里亚纳海沟,至今没有人类举行海底钻探作业。“挑战万米级水深地质钻探取样,是我们团队接下来的目的。”万步炎说。

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网友评论

4条评论
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    • 2021-12-10 17:59:25

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