综合新闻
我国掌握深海海床60米钻探技术
时间:2015-06-16 阅读次数:648
      6月14日,我国自主研发的“海底60米多用途钻机”在南海完成深海试验返回福建厦门港。
      这次试验成功实现了在水深大于3000米的深海海底,对海床进行60米钻探,我国也成为世界上第四个掌握这一技术的国家。而这个钻机还有一个特别的名字——“海牛”。
      静卧在科考船甲板上的“海牛”,腰围10米,体重8吨,如果站直了有6米高。这么一个大家伙,要挑战水深大于3000米的海底,在这样的深度,一个指甲盖大小的面积就要承受300公斤的压力,相当于四个成年人的体重。“海牛”在制造时,就经过了严格的抗压试验,能到达海底5000米的压力设计标准。
      在进入水里之后,“海牛”要潜到水深大于3000米的深海海底,在那里,“海牛”要靠它的三条“腿”,行走在地形复杂的海底。
      “海牛”的武器是身上的24根钻杆,每根两米五长。像左轮手枪的子弹一样排列在圆盘之上。圆盘旋转,机械手取杆上膛,钻进岩层。然后再接入下一根钻杆。
      “海牛”接卸钻杆的速度非常快,大概需要两分五十多秒,远远快于国外的钻机。
  钻头相当于是“海牛”的“犄角”,由金刚石和硬质合金制成。海底的岩层有的硬,有的软。“海牛”的“犄角”随时有可能被卡住。好在,“海牛”可不是“独角兽”,而是名副其实的“三头牛”。
  技术人员设计了三种类型的钻头。一种是专门针对硬岩地层的钻头;一种是沉积物软岩地层的钻头。还有一种是根据需要,全面钻进不取岩芯的钻头。
  “海牛”在深海刨底犁地整整十个小时之后,终于触到了海底以下近60米的深度,取出了底质样本。经过随船专家组的确认,由湖南科技大学、中国科学院海洋研究所和广州海洋地质调查局共同研制开发的“海底60米多用途钻机”深海试验成功。
这次海试成功,也标志着我们国家自主具备了深水海底取样的能力。这项技术的运用将极大地提高、推进我国加快深海海洋地质科学以及岩土工程领域技术的提高。
      “海牛”面对四项挑战
      挑战一:给海牛“瘦身”
      第一个挑战在设计阶段就摆在了科研人员面前,那就是“海牛”的体重问题。一般来说,钻机的钻进能力越强,重量也越大。可是在海上,如果钻机太重,很多船舶和绞车都难以承受。科研人员通过长达四年的轻量化设计,成功帮助“海牛”“瘦身”。
相对于国外同样钻进能力的钻机而言,“海牛”的重量要轻了百分之二十到三十。
      挑战二:三千米深海远距离"遥控"
第二个挑战就是要隔着三千多米的海水远距离控制“海牛”。在深海试验中,“海牛”第一次下水就闹起了脾气,在海底不受控制。科研人员只好收回“海牛”,连夜排除故障。
连接海牛的光纤被称为“脐带”,科考船发出的指令都通过“脐带”远距离传送到海底,指挥“海牛”身上一百多个传感器进行动作。
      挑战三:"突然袭击"的暗流大浪
经过一天的排查和调整,海牛再一次下水。“海牛”面对的第三个挑战在风浪。海上作业可能会遇到海底暗流和海面大浪,科考船随时可能被甩开几米甚至几十米远,拉扯到正在海底钻探的“海牛”。为此,科研人员在下水前,给海牛的“脐带”绑上了15个黄色的浮球。
      挑战四:传统取芯耗时长风险大
“海牛”面对的第四个挑战是时间。深海钻探最主要的目的是取出海底的岩石样本。传统的取芯技术,要将已经钻入地底的钻杆拔出,拆卸之后取出岩芯,再全部重新装回去,继续钻进。钻进六十米深度,大约需要五天时间。在深海,作业时间越长,可能遇到的危险和问题也就越多。“海牛”则采取了更为先进的“绳索取芯”技术,这种方式比传统“钻杆取芯”方式节省约80%的时间。
      “海牛”出水,科研人员从它的背上卸下一根根包含着底质样本的小管子。里面藏着从海底地层不同深度取出来的“珍宝”。除了矿藏的信息,还给科研人员带来各种关于大海本身的“密码”。
      “海牛”的本事大,但是操作起来却比较简单。现在的操控程序实现了“一键操作”功能,点一个按钮,可以实现整个一大段步骤的连续性操作。
此外,海牛的整体造价相对较低。和进口同类设备相比要便宜一半甚至三分之二。这也为我国未来大范围进行海底勘探提供了条件。下一步,科研人员还将根据深海试验的数据,对“海牛”的功能做进一步改进。

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