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有一種鉆機,扎根深海底部

2019-9-4 8:49:58 來源:中國礦業報 作者:劉協魯 梁濤

皇家社会主场 www.vgfpej.com.cn 說起鉆機,我們都會想到在茫茫的戈壁灘上或者大山深處,矗立著高高的鉆井架,人們圍繞著鉆機,緊張而有序地進行鉆進的場景。但很多人都不知道,有這么一種鉆機,能夠沉在海底進行鉆進,為科學家們探索未知的海域,這就是我們今天要介紹的海底鉆機。

海底鉆機是一種在海底工作的鉆探設備,鉆探系統完全沉沒在海水中進行鉆進。其工作過程大致為當搭載船舶航行至鉆探位置后,將海底鉆機放至海底,利用臍帶纜實現船舶對鉆機的遠程控制和能量供應,通過伸縮支腿調平鉆機底盤后,開始進行鉆進與取芯。與傳統的海洋鉆機相比,海底鉆機體積小,不需要依靠專門的鉆探船或鉆井平臺,對船舶的適應能力強,鉆探成本低,效率高。目前,在海底資源調查、海洋科學考察等活動中,海底鉆機已成為不可或缺的重要裝備。

德國MeBo海底鉆機

歷史上出現的第一臺海底鉆機已經無從考證。但在20世紀50年代后,就涌現出一批實用化的海底鉆機,然而受限于當時技術的發展,它們僅能在淺海使用,且功能單一、智能化程度低。直到20世紀90年代后,隨著傳感器、通訊、機電控制等技術的發展,海底鉆機發生了質的飛躍,作業深度、鉆探深度、智能化等性能均有明顯提高。目前,國際上依據鉆進深度將海底鉆機分為了三類,即鉆孔深度小于5m的統稱為海底淺孔巖芯取樣鉆機,鉆孔深度在5~50m的統稱為海底中深孔巖芯取樣鉆機,鉆孔深度在50m及以上的統稱為海底深孔巖芯取樣鉆機。目前,世界上最先進的海底鉆機已能鉆至海底200m。

迄今為止,美國、德國、澳大利亞、加拿大等國家早已先后研發出多種海底深孔巖芯取樣鉆機,鉆機性能逐漸提高和完善。美國在2010年和2011年先后研發交付了ACS(Automatic Coring System)和A-BMS海底鉆機,鉆探能力均達到100m,而且配備了保壓取樣器和其他特殊鉆探工具。MeBo是德國研制海底鉆機,經過不斷升級改造,鉆探能力將擴大到200m,并增加了保壓取芯功能。CRD100是加拿大開發的一種多功能海底鉆機,采用繩索取芯方式可進行65m連續取芯,裸孔鉆進127m,此外還可開展120m實時靜力觸探測試。

我國對海底鉆機的研發起步較晚——2000年在科技部、中國大洋協會的支持下,第一臺海底鉆機開始研制,2003年首臺樣機研制成功,隨后在我國大洋鉆探中開始應用,并不斷升級改進。目前,國內較為先進的海底鉆機是“海牛號”海底中深孔巖芯取樣鉆機, 2015年該型鉆機在海試中首次實現了在水深超過3000m的深海海底,對海床進行60m鉆探。

現如今,由于在深??蟛試純碧?、開發和利用方面競爭日趨激烈,海底鉆機越來越受到各國的重視。為了滿足科學家們在鉆進過程中最大程度獲取地層信息的需求,海底鉆機鉆孔深度越來越深,從最開始的幾十厘米到近200m;功能不斷向多元化發展,從最開始的只能鉆探獲取巖心到現在能夠進行原位測試。我國海底鉆機的研制才剛剛起步,從最初的淺地層鉆機,到現如今的中深孔鉆機,以及正在研制中的深孔鉆機。我們相信,隨著國家對海洋資源的高度重視,我國海底鉆機的發展將很快達到世界先進技術水平?!?/p>

(作者單位:中國地質調查局北京探礦工程研究所)

網站編輯:宮莉