“大国重器”助推海洋物探挺进深海

　　——记中国石油大学(华东)海洋物探及勘探开发装备国家工程研究中心

　　◎ 王世锋 赵一婧

　　海洋是青岛最大的特色和优势。驻青高校中的诸多涉海高端装备，为这座海洋科研重镇增添了向海图强的底气。

　　前不久，中国石油大学（华东）投入使用一套六自由度运动平台，它是个“大家伙”，长宽各6米、高4.5米，承载力高达25吨，是目前国内最大的低噪声、高动态范围的电动振动实验台。该平台可以模拟风浪震动等各类复杂海洋环境，检验浮式设备的工作状态、工作性能，加快海洋工程装备的设计开发。

　　实际上，六自由度运动平台仅是中石大海洋物探及勘探开发装备国家工程研究中心（以下简称“中心”）百余台（套）高端科研设备中的一个。该中心是我国海洋物探勘探开发装备领域唯一的国家工程研究中心，多套高端科研设备国内唯一，达到国际领先水平，堪称“大国重器”。多年来，中心聚焦海洋勘探开发和海洋油气装备等领域，突破创新，推动了海洋勘探开发先进技术的发展，200余项核心装备关键设计先进技术和工艺推广应用到多家海洋工程和石油装备制造企业，推动了我国海洋物探开发不断走向“深海”。

　　海底钻机系统实验室内的永磁直驱电动钻具

　　多套设备达国际领先水平

　　中心前身为2016年9月国家发改委批准建设的海洋物探及勘探设备国家工程实验室。2021年12月，该实验室纳入新序列国家工程研究中心。中心聚焦“卡脖子”关键技术和“被禁运”的海洋油气重大成套核心装备，开展海洋物探、勘探、钻采、井控、固井及井下等关键核心技术、先进成套装备和关键基础部件的研发与工程应用，重点解决我国海洋油气勘探开发装备欠缺、海洋环境下设备验证能力不足等问题。

　　在中心海底钻机系统实验室内，一根长10余米、直径约20厘米的“钢柱”格外引人关注，这实际上是一套集成了永磁直驱电机、钻头等部件的海底钻井系统核心装备——永磁直驱电动钻具。目前，主流的海洋钻井是利用海上钻井平台的柴油机或电动机驱动钻杆，钻杆带动头部的钻头在海底掘进，钻杆长度有数百米甚至数千米，这会耗损大量能量，造成资源浪费。“永磁直驱电动钻具具有低转速、大扭矩的特点，将该设备布放到海床后，通过连续管与其连接提供电力，驱动电机、钻头向深地掘进。这不仅可以节省能源，还可以减少海洋环境变化带来的影响，从而提升作业效率。”中心副主任高平发介绍。

　　中心海洋动力微波实验室正在加紧施工，即将开始注水试验。该实验室的海洋动力环境微波观测实验水槽是国内首个将大型风浪流水槽装入微波暗室的综合实验系统。其中，水槽主尺寸长50米、宽2米、高1.7米，具备同类水槽中少有的风浪流和海洋内波双工况切换功能，是国内首个能同时造风、浪、流、内波的水槽，综合技术能力处于国内先进水平。微波暗室长20米、宽13.5米、高13米，内部覆盖角锥吸波材料，能够在暗室空间内提供满足屏蔽指标的试验环境，模拟电磁波传输的自由空间。暗室顶部还设置了微波观测系统，用以开展多种类型微波测试研究。“实验室能够实现多种条件下的海洋动力过程模拟及其观测实验，服务于海洋动力过程研究、微波遥感观测等，为海洋科学、遥感探测、微波技术等研究提供先进的实验场地和实验设备，比如可以验证海洋卫星观测设备的观测效果等。”工作人员介绍。

　　目前，该中心拥有重要实验设备100余台套，其中海底连续管钻机试验系统、永磁直驱电动钻具、六自由度运动平台、深水泥浆举升室内模拟实验装置、海洋平台升沉补偿装置、全电采油树控制系统、基于电磁场的结构缺陷检测系统、气体泄漏与扩散实验系统等设备为国内唯一，处于国际领先水平。

　　多项核心技术落地应用

　　今年3月，山东与跨国公司合作恳谈会“高端装备合作专场”在北京举行，会上3个高端装备重点项目签约落地，其中高端钻采装备研发生产基地项目落户于山东青岛西海岸新区，计划总投资约10亿元。项目由中石大联合新加坡飞亚石化共同设立，主要建设永磁电机直驱式钻采油气装备的研发及生产基地。

　　项目的关键核心技术就源自于中心主任肖文生教授团队。项目建成后，年产值预计超5亿元，年纳税超5000万元，将有效解决我国斜井、水平井以及高黏稠井开采难度大、成本高的现状，推动油田稳产增产以及“绿色油田”“数字油田”建设，引领行业技术提升，对我国参与国际能源竞争具有重要战略意义。

　　这是中心成果应用的一个缩影。中心以“科技特区”模式创新体制机制，以项目牵引、开放式运行、联合攻关等方式，强化产学研用合作和学术交流，建立健全经费保障机制、科研合作开发机制等，保障实验室有序、高效运行。

　　多年来，中心研发了海洋深水钻井井喷预防和主动控制关键技术与装备，形成了海洋凝析气田勘探理论体系，解决了海洋复杂油气藏地震描述和识别世界级难题，攻克了制约高含水油田采收率提高、自升式钻井平台设计与建造、复杂环境下油气生产管柱与集输管道安全、深水柔性海管设计制造、深水钻井隔水管设计与制造、钻井中声波远程探测成像、海洋地质勘探导航定位等关键核心技术。其中海洋高端装备制造、海洋资源勘探等关键技术成果均落户于青岛，有力推动了青岛海洋产业的升级。

　　目前，中心已有200余项核心装备关键设计制造先进技术和工艺推广应用于多家海洋工程和石油装备制造企业。

　　未来，中心将布局研究智能、绿色、全电、超深水海洋油气勘探开发技术与装备，建设产业链缺失的海洋油气装备测试认证体系，努力创新实现关键技术自主可控和核心装备自主配套，助力海洋物探走向“深海”，助力国家“双碳”战略目标的实现。