8月27日，由中國海油自主研發(fā)的我國首套海底地震勘探節(jié)點采集系統(tǒng)裝備——“海脈”順利完成渤海渤中8-3工區(qū)作業(yè)，這是“海脈”完成的首個大面積工區(qū)作業(yè)。

“海脈”節(jié)點收放船海洋石油771

“海脈”采用高靈敏度檢波器和超低噪音采集電路等技術，大幅提升了對微弱信號的檢測能力，能夠捕捉到在萬米地層下相當于蚊子飛行聲1/150大小的地震波信號，根據(jù)這些信號便可以獲得高清的油氣藏數(shù)據(jù)信息。

“有了它，我國主要海域的海底精細地震勘探需求得到滿足，將進一步提升我國海洋油氣勘探開發(fā)能力?！敝泻Ｓ头锾窖b備研究所研發(fā)團隊首席工程師阮福明表示。

準備入水的“海脈節(jié)點”

不能走別人的老路

找油找氣，物探先行。

物探工作就像是給海底做“CT”掃描，以得到一張標注著油氣埋藏具體位置的地圖。由于具備布放靈活、信號采集更全更精細等特點，近年來，海底節(jié)點裝備研究在海洋油氣勘探領域應用越來越多。

“通俗來講，此前應用較多的拖纜地震勘探系統(tǒng)作業(yè)速度快，適合大面積地初篩，大概搞清楚某個地方油氣藏情況怎么樣，而海底節(jié)點裝備則用于在此基礎上的更精細的勘探，就仿佛是從1080P到4K的質變?！比罡Ｃ鹘榻B道。

作為采集海底地質信息的關鍵性技術裝備，我國的海底地震勘探節(jié)點采集裝備長期依賴進口，超過300米水深的裝備技術更是受到嚴格限制，嚴重制約了我國海洋油氣勘探開發(fā)進程。

2019年，中國海油將海底地震勘探節(jié)點采集裝備的研發(fā)提上日程。

中海油服物探裝備研究所立項研發(fā)海底節(jié)點裝備。“我們不可能做一個跟別人一模一樣的東西，這樣既沒有競爭力，還要給別人交大量專利許可費。”阮福明說，必須另辟蹊徑，走一條不一樣的技術路線。

海底節(jié)點設備中最核心的器件是地震檢波器，即感知并接收地震波信號的零件。“拖纜設備里只有水檢，海底節(jié)點設備既有水檢還有陸檢，難度就大多了?！比罡Ｃ髡f。

國外成熟產(chǎn)品里用的是微機電系統(tǒng)（MEMS），但國內的MEMS技術達不到所需精度，“反復權衡摸索，我們決定使用有源力反饋技術?！比罡Ｃ髡f，該技術使用電子學手段改造常規(guī)檢波器，引入負反饋網(wǎng)絡，在負反饋的作用下，傳遞函數(shù)的線性度得到改善。

時鐘也是個重要零部件。一個作業(yè)區(qū)域通常要在海底布數(shù)千個節(jié)點，要實現(xiàn)這些節(jié)點的時間同步不是一件容易的事情。阮福明說，國外廠商使用的原子鐘技術雖然精度高，但造價昂貴?！拔覀冏罱K使用了雙溫控時鐘，經(jīng)過算法優(yōu)化處理，達到跟原子鐘同樣的效果。”

就這樣一點點摸索，兩年后，研發(fā)團隊做出第一臺樣機。

傳送帶上的“海脈”節(jié)點

逼出來的背水一戰(zhàn)

此時，中國海油決定從集團層面推動海底節(jié)點設備的產(chǎn)業(yè)化。

阮福明深知，從樣機到產(chǎn)品還有很長的路要走。此前，他領銜的我國首套海上高精度拖纜地震勘探系統(tǒng)成套核心裝備用了十幾年，才實現(xiàn)這一目標。

“由于有緊迫的作業(yè)需求，剛開始我們是想兩條腿走路，一方面加強跟國外公司的合作，盡快出產(chǎn)品，一方面盡快推進我們自己的產(chǎn)業(yè)化進程?！比罡Ｃ魈龟?。

經(jīng)過幾輪的談判，雙方達成了合作意向?！拔覀兊哪繕耸窃诤献骰A上，用兩年時間推出產(chǎn)品。”

沒想到，項目設立不久，形勢突變。

2021年底，對方以中國海油被美國列入“實體清單”為由拒絕合作。“我們當時都傻眼了，集團已經(jīng)立項，準備工作也都做好了，怎么辦？”阮福明回憶說，“我們甚至向集團提出申請，能不能將項目延期。”

但或許是深知這支隊伍的能力，集團沒有答應這個請求。

只能背水一戰(zhàn)。

“我們根據(jù)項目要求的成果倒排時間節(jié)點，加班加點，科研團隊成員沒有休息日，每天都在和時間賽跑?！比罡Ｃ髡f，除了要完成集團的硬性任務，其實大家也憋著一口氣，“外方在拒絕合作的同時，還趾高氣昂地說，單憑我們自己不可能做出來，我們不能被人看扁了?！?/p>

于是團隊開啟了“升級打怪”之路。

有一段時間，研究人員發(fā)現(xiàn)，被固定在電路板上的雙溫控時鐘在強撞擊時容易壞，就將其電路懸空，加了很多防震措施，在室內各種拋、摔，終于讓它練就“金剛不壞之身”。

除了死磕，科研中還需要很多運氣。

研究團隊發(fā)現(xiàn)節(jié)點中正在工作的元器件突然變成初始狀態(tài)，罷工了。“我們各種測試、排查，分析原因，但毫無頭緒?！比罡Ｃ骰貞洠幸惶?，他們一群人對著設備一籌莫展時，有個人無意中拿個螺絲刀在外殼上劃了一下，突然發(fā)現(xiàn)示波器有反應，出現(xiàn)了脈沖，這讓他們意識到原因會不會是摩擦引起的靜電？

“我們就拿布使勁擦外殼，發(fā)現(xiàn)還真是靜電搗的鬼?！比罡Ｃ餍ΨQ，當時，外殼材料已經(jīng)無法更改，后來他們通過軟件的算法解決了這一問題。

2022年9月底，研究團隊投放320個節(jié)點進行海底測試。結果表明，其自主研發(fā)的節(jié)點設備性能良好，尤其是在低頻上的勘探精度優(yōu)于外方產(chǎn)品。

這個時候，大家才稍微松口氣。

將是一款有競爭力的產(chǎn)品

在設備不斷測試優(yōu)化的過程中，海底節(jié)點設備的生產(chǎn)線和車間也在抓緊建設中。今年年初，歷時8個月，國內首條自主海底節(jié)點生產(chǎn)線建設完成。

“我們僅用了14個月，就實現(xiàn)了從實驗樣機到產(chǎn)品技術定型，發(fā)布海底節(jié)點設備‘海脈’。”阮福明自豪表示。

今年4月份，“海脈”進入批量制造階段。兩個月時間內，中海油服生產(chǎn)出6000多個“海脈”。

7月份，“海脈”在渤海海域正式投入使用。作業(yè)人員將數(shù)千個“海脈”節(jié)點按照設計要求，通過專業(yè)收放裝備有規(guī)律地布放在海床指定位置，形成一個覆蓋在海床上的巨大信息采集網(wǎng)。就像一個個“聽診器”一樣，接收來自海底地層反射的地震波信號，并以數(shù)據(jù)的形式存儲記錄下來，作業(yè)完成后將其收回，下載分析采集到的數(shù)據(jù)信息，處理成地震剖面，最終生成海底地層更清晰的“CT影像”。

此次在渤海投用的“海脈”設計水深500米，實際作業(yè)能力可達700米。研究團隊透露，他們正在進行設計水深達千米級的海底節(jié)點設備的研發(fā)。

“‘海脈’的價格目前還不能公開，但肯定比國際上同類產(chǎn)品低很多?！比罡Ｃ髡f，據(jù)統(tǒng)計，節(jié)點勘探設備需求占物探市場容量的30%左右，“去年就有人給我打電話問能不能供應，我相信‘海脈’未來在國際上都會是一款有競爭力的產(chǎn)品?！?/p>

（受訪者供圖）