中國“海經(jīng)” 技經(jīng)四海

文 ‖賈克濱

我國自主研發(fā)的海洋地震勘探拖纜成套裝備“海經(jīng)”，將助力對深遠海勘探新區(qū)、新領(lǐng)域的探索。

●“海經(jīng)”圓夢，經(jīng)緯四海、脈聽八方。 供圖/中國海油

10 月3 日，在距離廣東珠海約500公里外的深遠海上，大型深水物探船“海洋石油720”拖拽著10 根我國自研的“海經(jīng)”地震勘探電纜劃過海面，持續(xù)接收著人造地震波遇到深海地層后形成的反射波。

2022 年9 月底，“海洋石油720”列裝了我國自研海洋地震勘探拖纜成套裝備“海經(jīng)”。經(jīng)緯四海、脈聽八方，“海經(jīng)”在中國各大海域已連續(xù)完成3935 平方公里海域的地震勘探。一年后，“海洋石油720”首次駛進中國超3000 米水深的海域勘探。這也是“海經(jīng)”列裝后進行的第五次大型勘探作業(yè)。

關(guān)鍵核心裝備

“海經(jīng)”是個大家族，由震源控制系統(tǒng)、拖纜采集系統(tǒng)、拖纜控制與定位系統(tǒng)、綜合導(dǎo)航系統(tǒng)組成。它們是完成海洋地震勘探的關(guān)鍵核心裝備。

擁有22 項國家專利的拖纜采集系統(tǒng)，將沉放深度從進口裝備的22 米提高到100 米、將可采集的低頻頻率拓展到2Hz 的高性能檢波器，具有高精度電子羅盤、可在水下100 米正常工作的“海經(jīng)”羅經(jīng)鳥，應(yīng)用動態(tài)調(diào)整算法、控制精度達到0.05 毫秒的“海經(jīng)”震源控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)智能化操作部署、高精度定位解算的“海經(jīng)”綜合導(dǎo)航系統(tǒng)……

為實現(xiàn)“海經(jīng)”放飛藍海的夢想，“海經(jīng)”研發(fā)團隊用了20 年時間，突破了多項核心技術(shù)難點，為“海經(jīng)”拖纜成套裝備走向生產(chǎn)應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。

要打造自主可控的海洋油氣裝備體系，不僅要突出設(shè)計的龍頭地位，而且要著力提升海洋裝備一體化整體制造能力，突出產(chǎn)業(yè)鏈的牽引帶動作用。

坐落于天津濱海的中海油服裝備制造維修中心是“海經(jīng)”的誕生地。走進車間，6 條長長的海洋拖纜生產(chǎn)線很是惹眼。橙黃色的海洋拖纜正在接受工人的檢查和保養(yǎng)。“這些海洋拖纜都是我們自己設(shè)計制造的，目前年產(chǎn)能可達100 千米。”生產(chǎn)線旁的工人師傅驕傲地說。

“沒有自己研發(fā)制造的設(shè)備，必然會限制我們海洋油氣勘探的腳步。”“海經(jīng)”研發(fā)團隊技術(shù)負責(zé)人阮福明說。

在“海經(jīng)”的幫助下，物探船能夠?qū)崿F(xiàn)震源激發(fā)、過程監(jiān)測、數(shù)據(jù)接收、實時定位、水下設(shè)備控制等海洋地震勘探數(shù)據(jù)采集的全過程，更能夠承擔(dān)深水、深層復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的勘探任務(wù)，助力我國對深遠海勘探新區(qū)、新領(lǐng)域的探索。

二十年攻關(guān)征程

走進中海油服物探研究院，技術(shù)人員正緊張地忙碌著。他們要將“海經(jīng)”采集到的原始數(shù)據(jù)資料處理成為可供參考的地震剖面圖。但20 年前，這看似觸手可得的數(shù)據(jù)，對中國海洋物探來說卻遙不可及。

2002 年，還在讀博士的阮福明第一次登上物探船。看到滿屏閃爍的數(shù)據(jù)和船尾拖拽的長長電纜，他深深地感到國家經(jīng)略海洋的決心。

一登上船，他的心里卻被像潑了一盆冷水。原來，船上用于地震勘探的關(guān)鍵裝備幾乎全部依賴進口，核心技術(shù)一片空白。

從那時起，阮福明的心里埋下了一顆種子——一定要為物探船裝上“中國心”。

此后，他全身心投入到海洋地震勘探拖纜裝備的研發(fā)，設(shè)計出了“海經(jīng)”拖纜采集系統(tǒng)架構(gòu)的雛形，2005 年做出了系統(tǒng)樣機。“但從樣機到實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化再到最后真正的列裝，還有非常漫長的路。”阮福明說。

以“海經(jīng)”水下勘探電纜為例。一根電纜從誕生到能夠使用，通常要經(jīng)歷至少三次大型海試。2009 年冬天，“海經(jīng)”第一代拖纜采集裝備從實驗室的樣品走向產(chǎn)業(yè)化，研發(fā)團隊在渤海進行了一次關(guān)鍵海試。

放纜那天，氣溫零下二十多攝氏度。第一代拖纜的芯線護套因低溫變脆破裂造成了漏電。海試收放了十幾次電纜，效果很不理想。研發(fā)團隊來不及沮喪，立刻頂著嚴(yán)寒的天氣，對每一根電纜進行精密檢修。

因為極度惡劣的海況，本該持續(xù)3個月的海試只持續(xù)了60 多天。研發(fā)團隊晝夜顛倒、不斷嘗試，把休息的時間壓到最短，把解決問題的時間拉到最長，幾經(jīng)坎坷，“勉強”完成了驗收。

每次海試，研發(fā)團隊都會跟著物探船一起出海，把一根根一百多米長的拖纜拖上船。

“沒想到科研人員也要人拉肩扛。”團隊成員井中武回憶道。但就是通過這樣一次次的海試，拖纜的產(chǎn)品性能不斷提升，最終成為海洋物探裝備國產(chǎn)化的標(biāo)志性成果。

在研發(fā)團隊看來，研制出一根性能優(yōu)越的電纜還算不上成功。“單根電纜的性能再好，也不能保證整套設(shè)備工作時的穩(wěn)定性。”這也是成套裝備的復(fù)雜性所在。

在隨后的10 余年時間里，“海經(jīng)”的震源控制系統(tǒng)、拖纜采集系統(tǒng)、拖纜控制與定位系統(tǒng)、綜合導(dǎo)航系統(tǒng)相繼問世并投入試驗，“海經(jīng)”拖纜成套裝備的完整性不斷提高。

“這套設(shè)備中的水下數(shù)據(jù)采集、導(dǎo)航、定位等相關(guān)技術(shù)，在海洋相關(guān)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)中都有相對廣泛的應(yīng)用。”阮福明說，“通過我們這套產(chǎn)品的研發(fā)，結(jié)合這些實際的應(yīng)用場景，能進一步促進國內(nèi)海洋高端裝備產(chǎn)業(yè)鏈條的發(fā)展。”

照亮中國深遠海

問起“海經(jīng)”裝備產(chǎn)業(yè)化過程中最艱難的事，團隊成員的記憶中有核心技術(shù)上的難題，有海試過程中的艱辛，有一次又一次的失敗。

“‘海經(jīng)’綜合導(dǎo)航系統(tǒng)剛剛海試的時候，經(jīng)常收到現(xiàn)場反饋說定位精度不夠穩(wěn)定。”“海經(jīng)”綜合導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)負責(zé)人張昊楠說，那是一段頗為痛苦的時光。

高端海洋油氣裝備往往擁有復(fù)雜的工藝、龐大的系統(tǒng)。在產(chǎn)業(yè)化初期，不可避免地要經(jīng)歷不穩(wěn)定的陣痛。這也是許多新型設(shè)備走向?qū)嶋H應(yīng)用不可避免的問題。

“與其用別人的東西，給別人解決問題，不如把自己的東西用起來。可能開始會曲折一點，問題會多一些，卻是一個提高自有裝備水平的機會。”研發(fā)團隊沒有放棄，而是根據(jù)海上現(xiàn)場對裝備的真實反饋，不斷優(yōu)化改進，讓“海經(jīng)”逐漸走向成熟。

經(jīng)過研發(fā)團隊的不斷努力，2023年10 月，“海經(jīng)”首次在我國水深超過3000 米的超深水海域?qū)崿F(xiàn)三維地震勘探，向深、向遠尋找大中型油氣田，為開辟儲量接替新領(lǐng)域，保障國內(nèi)油氣增儲上產(chǎn)貢獻力量。

“希望它能夠成為一顆閃亮的‘中國心’。”阮福明想起了多年前，“海經(jīng)”拖纜設(shè)備海試成功的時候，團隊成員們給自己立下的人生愿望——用自己的裝備，在中國深遠海照亮原本漆黑一片的海底。