北京時(shí)間4月7日23時(shí),，一只高7.6米,、“腰圍”10米,、體重12噸的龐大“神獸”,，悄悄“潛”入了南海2000米的水下,。

　　這只“神獸”,，正是由湖南科技大學(xué)牽頭,，我國(guó)自主研發(fā)的“海牛Ⅱ號(hào)”海底大孔深保壓取芯鉆機(jī)系統(tǒng),。此次，在南海超2000米深水中,，鉆機(jī)成功下鉆231米,，不僅填補(bǔ)了我國(guó)海底鉆深大于100米、具有保壓取芯功能的深海海底鉆機(jī)裝備的空白,，也刷新了世界深海海底鉆機(jī)的鉆深紀(jì)錄,，標(biāo)志著我國(guó)在這一技術(shù)領(lǐng)域已達(dá)世界領(lǐng)先水平。

　　海底鉆機(jī),，是開展海洋地質(zhì)及環(huán)境科學(xué)研究,、進(jìn)行海洋礦產(chǎn)資源勘探和海底工程地質(zhì)勘查所必備的海洋高技術(shù)裝備。此次這一重大海洋裝備的研制,，依托了我國(guó)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備專項(xiàng)”課題,，研制作業(yè)水深不少于2000米、鉆進(jìn)深度不低于200米,、保壓成功率不小于60%的海底大孔深保壓取芯鉆機(jī)系統(tǒng),，并最終形成一整套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海底大孔深保壓鉆探取芯裝備技術(shù)與成果，為我國(guó)海底天然氣水合物勘探提供裝備技術(shù)支撐,。

　　“盡管它很龐大,，但它潛入海底依然是很靈活的。它也是目前世界上唯一一臺(tái)海底鉆深大于200米的深海海底鉆機(jī),?！表?xiàng)目負(fù)責(zé)人,、湖南科技大學(xué)教授萬(wàn)步炎說(shuō)。

　　據(jù)科技日?qǐng)?bào)記者了解,，整個(gè)海底鉆機(jī)主要攻克了大孔深遙控全孔全程保壓繩索取芯,、智能化與專家操作系統(tǒng)、大容量鉆管存儲(chǔ)與鉆桿快速接卸,、海底鉆機(jī)安全可靠下放和回收等四大技術(shù)攻關(guān)難點(diǎn),。

　　大孔深遙控全孔全程保壓繩索取芯，采用了獨(dú)創(chuàng)的巖芯管全長(zhǎng)直接密封保壓取芯原理,、技術(shù)與工藝,，實(shí)現(xiàn)海底鉆機(jī)小口徑大孔深高效、高可靠全孔全程保壓取芯,。

　　基于自主研發(fā)的高精度鉆壓,、鉆速、循環(huán)水壓力和流量等多傳感器信息,，融合多年海上實(shí)鉆經(jīng)驗(yàn)的專家操作系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)了地層性狀變化的快速自動(dòng)判斷并自適應(yīng)調(diào)整鉆進(jìn)模式與參數(shù)，解決了海底鉆機(jī)與配套取芯工藝對(duì)海底復(fù)雜地層的適應(yīng)性難題,，大幅提高鉆探效率,、取芯率和取芯質(zhì)量。

　　多層大容量密集排布鉆管庫(kù)及精確定位移管機(jī)械手設(shè)計(jì)技術(shù),，則通過(guò)采用小巧的定位機(jī)構(gòu),，實(shí)現(xiàn)了各層鉆管等間距排列，轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)只需簡(jiǎn)單動(dòng)作即可將重達(dá)數(shù)噸的鉆管庫(kù)高精度步進(jìn)旋轉(zhuǎn),?！熬_定位多位移管機(jī)械手與高精度快速鉆桿接卸裝置協(xié)同動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)鉆桿,、鉆具的快速接卸,、巖芯管的取放和移管?！比f(wàn)步炎說(shuō),。

　　海底鉆機(jī)收放裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和完善的收放工藝上，團(tuán)隊(duì)有效解決了因母船搖蕩導(dǎo)致海底鉆機(jī)與收放裝置對(duì)齊與靠攏困難,、易發(fā)生沖擊碰撞的問(wèn)題,，實(shí)現(xiàn)了海底鉆機(jī)水中自動(dòng)校正收放方位、垂直翻轉(zhuǎn)過(guò)程自動(dòng)抱緊海底鉆機(jī)功能,，提高海底鉆機(jī)收放效率和收放過(guò)程的安全性與可靠性,。

　　最終，這些全新的、基于海底鉆機(jī)繩索取芯技術(shù)的水合物保壓取芯原理,，以及保壓取芯技術(shù)與工藝,、輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)、海底復(fù)雜地層智能鉆進(jìn)專家系統(tǒng)等技術(shù),，顯著提高了鉆機(jī)鉆探效率,、取芯質(zhì)量、保壓成功率,。與此同時(shí),，鉆機(jī)重量較國(guó)外同類鉆機(jī)，也實(shí)現(xiàn)了大幅減重,，大大降低了水下收放作業(yè)難度,。

　　我國(guó)研制“海牛”,，起步于2015年前后,，我國(guó)863計(jì)劃海洋技術(shù)領(lǐng)域項(xiàng)目“海底60米多用途鉆機(jī)系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究”。也是在2015年,，達(dá)世界先進(jìn)水平的60米海底深孔巖心鉆機(jī)“海?！泵媸溃状文虾Ｔ囁?，邁向深藍(lán)。當(dāng)時(shí),，“海?！痹?000米海水深處，再往地底下“鉆”60米,，用于礦產(chǎn)資源勘探最后一步的“鉆探”,。

　　此后的2017年，萬(wàn)步炎曾向科技日?qǐng)?bào)記者透露,，團(tuán)隊(duì)將針對(duì)存在于800米到2000多米深度的海底層“可燃冰”,，開發(fā)“保壓取芯勘探系統(tǒng)”。

　　他解釋,，在特殊的海水深度與壓力下,，可燃冰呈現(xiàn)“冰”狀。但可燃冰一旦離開其適宜的海水深度,，就會(huì)變成氣體揮發(fā),。因而，普通深海鉆機(jī)不適合取樣可燃冰,。只有在保持同等壓力的狀態(tài)下,，將可燃冰取出。這就需要研制“保壓取芯勘探系統(tǒng)”?！把兄瞥晒Φ脑?，預(yù)計(jì)最大鉆進(jìn)深度能力將達(dá)230米，能充分滿足可燃冰勘探需求,。但是至少,，我們要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)突破。一個(gè)是從60米到230米的鉆孔深度的突破,，另一個(gè)是海底保壓取芯技術(shù)的突破,。”

　　萬(wàn)步炎當(dāng)年的愿望,，今天得已成功實(shí)現(xiàn),。

（《科技日?qǐng)?bào)》2021年4月13日第  1  版。）