深海矿产资源丰富，发觉、探讨他们，须要经过水下钻探获取样本。在各式取样形式中，海底钻机以其钻探本钱低、效能高、样品扰动小、易操作等优势，成为备受钟情的高技艺配备。

一会儿前，我们国家自助研发的“海牛Ⅱ号”海底大孔深保压取芯钻机体系，在超2000米深水中，成功下钻231米，刷新了深海海底钻机的全球记录，标记着我们国家在该范畴达到全球优先水准。

“海牛Ⅱ号”装载科考船驶向深海。湖南科技大学供图

看似笨重，实则身手不凡

钻探到200米之下，意指着我们国家理论上具有海洋资源全掩盖的勘察能力

“海牛Ⅱ号”由湖南科技大学教授万步炎领衔研发。万步炎推荐，“海牛Ⅱ号”由海底钻机本体、海底原位探测仪、搬动式海底钻机配套收放体系等部分构成。“此中，钻机本体外貌上是一种橙黄色、八边形的钢质结构，高7.6米，‘腰围’10米，体重12吨，是日前我们国家水中最重的地质勘察科考配备。”

看似笨重的“海牛Ⅱ号”，在海底干起活来却很灵活。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，经过圆盘旋转，机械手取杆上膛，把钻杆一根根钻进岩层。

钻头差不多于“海牛Ⅱ号”的犄角，由金刚石和硬质合金等资料制成。科研人士设置了不同种类的钻头，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日刷新的全球记录。万步炎叮嘱记者，当天，通过约两个半小时下潜后，“海牛Ⅱ号”抵达水深2060米的海底。达成姿态调度后，“海牛Ⅱ号”随即展开指标层保压取芯钻探作业。约15小时后，钻进孔深达到海底地下231米。

除了钻得深，“海牛Ⅱ号”另有一项独门绝技——保压取芯。这是勘察可燃冰等某些海底矿产的要害。万步炎推荐，在海水负担下，可燃冰呈“冰”状，它一朝离开其适宜的海水深度，就会因负担减小而变成气体挥发。于是，平凡深海钻机没有办法取样可燃冰，唯有在维持海底地层相等负担的状况下，才能做到。

之前，全世界海底钻机的第一大钻孔深度设置能力为200米，而实质保压取芯作业最深只到达135米，“海牛Ⅱ号”则大大刷新了这一记录。

经过钻探取样剖析，可行理解矿藏储量、品位和埋藏形态，为往后开采勾勒出一幅“藏宝图”。“钻得越深，能勘察的资源就越多。”万步炎说，当前人类发觉的、具备商业开采潜力的海洋矿产资源，根本上在海底200米以内。钻探到200米之下，意指着我们国家在理论上具有了海洋资源全掩盖的勘察能力。

依据《结合国海洋法公约》，公海资源归全人类大家都有，资源开采权通常遵循谁勘察、谁领先的准则。业内行家显示，“海牛Ⅱ号”是我们国家深海钻探的一把 “利剑”，它的出鞘，使我们国家在海底固体矿产资源探讨和开发上多了一分技艺优势。

“海牛Ⅱ号”正好发展海试作业。湖南科技大学供图

攻克若干技艺困难

全部要害技艺均为自助研发，日前已取得125项专利

深海负担大、温度低，“海牛Ⅱ号”要在繁杂的环境中，顺利实现钻机收放、姿态调度、耐压密封、钻杆及芯管接卸、自动测控等一系列操作，技艺难度十分大。

据万步炎推荐，“海牛Ⅱ号”最重要的攻克了全程保压绳索取芯、钻管存储与钻杆迅速接卸、智能化与行家操作体系、海底钻机平安可靠下放和回收等技艺困难。

钻探进程中，某一段实现保压取芯其实不难，难的是全程保压。针对这一难题，科研人士延续好几年攻关，经过大孔深遥控全孔全程保压绳索取芯，采纳了独创的岩芯管全长干脆密封保压取芯原理、技艺与工艺，终归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“聪明”。科研人士为它量身定制了好多传感器设施。这点传感器，合一了团队好几年的海上实地钻探经历。到了海底，钻头会依据地层性状概况，迅速自动判断并自适应调度钻进形式与参数，解决了海底钻机与配套取芯工艺对海底繁杂地层的适应性困难，从而大幅提升了钻探效能、取芯率和取芯品质。

得益于自动化、智能化的设置，一种人就可在母船上达成“海牛Ⅱ号”操作。“海牛Ⅱ号”在钻孔取芯的同一时间，还能干“兼职”：原位探测岩石的电阻率、孔隙率，给孔内附近岩石照相等。

在海底钻机收放装置的设置和工艺上，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、易产生冲撞磕碰的难题，实现了海底钻机水中自动校正收放角度、垂直翻转进程自动抱紧海底钻机功效，提升海底钻机收放效能和收放进程的平安性与可靠性。

值得一提的是，“海牛Ⅱ号”全部要害技艺均为自助研发，日前已取得125项专利。

研制“海牛Ⅱ号”，依靠的是我们国家国度要点研发计划“深海要害技艺与配备专项”课题。针对“海牛Ⅱ号”，任务书有三大指标，即作业水深不少于2000米、钻进深度不低于200米、保压成功率不小于60%。令万步炎高兴的是，本次海试充分认证了“海牛Ⅱ号”的设置功能，并超预期实现了任务指标。

未来还将不停改良

挑战万米级水深地质钻探取样，是团队然后的指标

“海牛Ⅱ号”却非“横空出世”，却是20好几年坚持不懈、持续研发的结果。2000年，万步炎团队最初研发深海海底钻机。3年后，团队做出了我们国家首台深海浅层岩芯取样钻机，并在海底下钻0.7米，得到首个岩芯样品。

2010年，这种团队研发的深海深孔岩芯取样钻机，又把海底钻探深度推行到20米。2012年，“海牛Ⅱ号”的前身——“海牛号”研制名目正规发动。2015年，“海牛号”在3000米海水下下钻了60米。因此，我们国家成为全球上第四个具有能在水深大于3000米的海底发展60米钻探技艺的国度。

现在，我们国家多条海洋科考船装备了万步炎团队发明的专利设施，并在深海钻孔1000若干。

海底钻机的进行，与我们国家海底资源勘察历程紧密相连。万步炎叮嘱记者，1999年从前，华夏无能力研制大型深海机电配备，只能从海外租赁设施。后来，我们国家打算自助研发深海钻探设施。万步炎团队迎难而上，接下了这项任务。它们差不多从零起步，不停摸索，奋勇攻关。

近年来，我们国家日渐重视海洋技艺配备研发。深海海底钻孔技艺，对其它深海配备生产技艺具备很强的辐射性，可行拉动相干范畴的研发。万步炎说，10好几年前，科考船上根本全部设施皆是进口的，现在国产配备达到80%以上，未来这一比重将越来越高。

万步炎显示，团队将进一步改良深海钻探设施功能，提高它的环境适应能力、作业功能和智能化水平。另外，它们还计划推行“海牛Ⅱ号”量产，在海底油气采场和海上风电场建造与工程地质勘查范畴推广利用。

当前，“海牛Ⅱ号”还在海上事业。深度超越万米的马里亚纳海沟，于今无人类发展海底钻探作业。“挑战万米级水深地质钻探取样，是咱们团队然后的指标。”万步炎说。

（来自：国民日报 作者：喻思南 唐亚慧）

来自：国民日报

作者：喻思南 唐亚慧

编辑：廖晨昊