“海牛Ⅱ號”深海可燃冰開采的智能先鋒

可燃冰猶如大海蘊藏的神秘寶藏，是天然氣與水在高壓低溫的“魔法環境”中形成的類冰籠型結晶化合物。由我國科研團隊自主研發的“海底尋寶專家”——“海牛Ⅱ號”，在南海 2000多米深的海底成功下鉆231米，將可燃冰樣品穩定采集上岸！

“海底大力士”

“海牛Ⅱ號”的正式名稱是“海底大孔深保壓取芯鉆機系統”，但“海底大力士”的稱號更貼合其特質。作為我國水下重量首屈一指的地質勘探裝備，它的鉆機本體高達7.6米（相當于兩層小洋樓），占地面積約80平方米，水中重量達10噸，比一頭成年非洲象還要重！

被稱作“未來能源”的可燃冰， 99% 蘊藏于海洋底部，僅少量分布在陸域永久凍土區（如我國青藏高原）。這些可燃冰多位于海底300米以下的沉積地層中，若開采不當，會釋放大量甲烷氣體，引發海底滑坡等地質災害。

20世紀80年代興起的海底鉆探技術，如同為海底派遣了專屬礦工。相較于傳統鉆探船，海底鉆機受海面風浪的影響更小，作業效率更高：鉆200米深的孔，海底鉆機僅需30小時左右，成本僅為傳統方式的1/10至 1/20 已成為海洋鉆探的主流方向。“海牛ⅡI號”正是我國深海關鍵技術與裝備專項支持的重點項目。

“海牛Ⅱ號”工作原理示意圖

然而海底鉆探難度極大：可燃冰所在的海底地層多為松散泥沙與粉砂混合地層，軟硬不均。2013年和2017年，日本兩次可燃冰開采嘗試均因泥沙問題失敗。我國“海牛ⅡI號”如何突破困境？

取芯高手

可燃冰賦存的地層堪稱“泥沙大本營”，夾雜少量硬質巖，鉆探時孔壁極易垮塌，鉆桿也常因淤泥出現“淤鉆”現象。加之可燃冰結構松散，開采難度極高。

我國科學家獨創的定量抽吸、純壓入鉆進法，成為破解難題的“黑科技”：環形鉆頭如同巖石切割機，而面對淤泥等松軟物質時，該技術通過精準控制吸力（原理類似注射器），將巖芯“吸入”取芯管。

“海牛Ⅱ號”海底鉆機下水這一技術使“海牛Ⅱ號”的取芯率達到 90% （遠超國際同類設備 60%～70% 的取芯率）！

可燃冰對環境極為敏感，離開深海高壓、低溫環境會迅速分解為甲烷和水，阻礙商業開采。“海牛ⅡI號”憑借其最大下鉆深度234米的鉆深能力，實現全孔全程保壓取芯——這是全球唯一能從海底至最大孔深全程保壓的技術，可精準獲取地質數據，遠超其他國家同類技術僅能在目標層1/3孔深保壓的水平。

海底精靈

“海牛ⅡI號”不僅硬件強大，更是高度智能化：這個體積堪比一套普通住房、重量超過成年非洲象的鉆機系統，僅需1人便可在海面操控。

其作業過程精妙有序，78根3米長的鉆桿如左輪手槍子彈排列在圓盤上，圓盤轉動時，機械手精準取

可燃冰礦石

桿送入鉆機；上百個傳感器如同“耳目”，實時收集數據并自動調整參數，實現“一鍵操控”的高效作業。

在鉆孔取芯時“海牛ⅡI號”還能同步探測巖石電阻率、孔隙率，以及進行孔內成像：

電阻率與孔隙率探測可識別儲層位置、評估儲集性能；孔內成像則用于觀察巖石結構，為地質分析提供依據。

未來，“海牛ⅡI號”及其系列裝備將在大洋科學鉆探、海上地質勘察、深海稀土勘探等領域大顯身手，持續向更深更廣的海底進發，揭開更多海洋奧秘！