8月27日，由中國(guó)海油自主研發(fā)的我國(guó)首套海底地震勘探節(jié)點(diǎn)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(gè)大面積工區(qū)作業(yè)。

“海脈”節(jié)點(diǎn)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(shù)，大幅提升了對(duì)微弱信號(hào)的檢測(cè)能力，能夠捕捉到在萬(wàn)米地層下相當(dāng)于蚊子飛行聲1/150大小的地震波信號(hào)，根據(jù)這些信號(hào)便可以獲得高清的油氣藏?cái)?shù)據(jù)信息。

“有了它，我國(guó)主要海域的海底精細(xì)地震勘探需求得到滿足，將進(jìn)一步提升我國(guó)海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)能力。”中海油服物探裝備研究所研發(fā)團(tuán)隊(duì)首席工程師阮福明表示。

準(zhǔn)備入水的“海脈節(jié)點(diǎn)”

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(biāo)注著油氣埋藏具體位置的地圖。由于具備布放靈活、信號(hào)采集更全更精細(xì)等特點(diǎn)，近年來(lái)，海底節(jié)點(diǎn)裝備研究在海洋油氣勘探領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越多。

“通俗來(lái)講，此前應(yīng)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(gè)地方油氣藏情況怎么樣，而海底節(jié)點(diǎn)裝備則用于在此基礎(chǔ)上的更精細(xì)的勘探，就仿佛是從1080P到4K的質(zhì)變。”阮福明介紹道。

作為采集海底地質(zhì)信息的關(guān)鍵性技術(shù)裝備，我國(guó)的海底地震勘探節(jié)點(diǎn)采集裝備長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，超過(guò)300米水深的裝備技術(shù)更是受到嚴(yán)格限制，嚴(yán)重制約了我國(guó)海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

2019年，中國(guó)海油將海底地震勘探節(jié)點(diǎn)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(xiàng)研發(fā)海底節(jié)點(diǎn)裝備。“我們不可能做一個(gè)跟別人一模一樣的東西，這樣既沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力，還要給別人交大量專利許可費(fèi)。”阮福明說(shuō)，必須另辟蹊徑，走一條不一樣的技術(shù)路線。

海底節(jié)點(diǎn)設(shè)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(hào)的零件。“拖纜設(shè)備里只有水檢，海底節(jié)點(diǎn)設(shè)備既有水檢還有陸檢，難度就大多了。”阮福明說(shuō)。

國(guó)外成熟產(chǎn)品里用的是微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS），但國(guó)內(nèi)的MEMS技術(shù)達(dá)不到所需精度，“反復(fù)權(quán)衡摸索，我們決定使用有源力反饋技術(shù)。”阮福明說(shuō)，該技術(shù)使用電子學(xué)手段改造常規(guī)檢波器，引入負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，在負(fù)反饋的作用下，傳遞函數(shù)的線性度得到改善。

時(shí)鐘也是個(gè)重要零部件。一個(gè)作業(yè)區(qū)域通常要在海底布數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)這些節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步不是一件容易的事情。阮福明說(shuō)，國(guó)外廠商使用的原子鐘技術(shù)雖然精度高，但造價(jià)昂貴。“我們最終使用了雙溫控時(shí)鐘，經(jīng)過(guò)算法優(yōu)化處理，達(dá)到跟原子鐘同樣的效果。”

就這樣一點(diǎn)點(diǎn)摸索，兩年后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)做出第一臺(tái)樣機(jī)。

傳送帶上的“海脈”節(jié)點(diǎn)

逼出來(lái)的背水一戰(zhàn)

此時(shí)，中國(guó)海油決定從集團(tuán)層面推動(dòng)海底節(jié)點(diǎn)設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化。

阮福明深知，從樣機(jī)到產(chǎn)品還有很長(zhǎng)的路要走。此前，他領(lǐng)銜的我國(guó)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

“由于有緊迫的作業(yè)需求，剛開(kāi)始我們是想兩條腿走路，一方面加強(qiáng)跟國(guó)外公司的合作，盡快出產(chǎn)品，一方面盡快推進(jìn)我們自己的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。”阮福明坦陳。

經(jīng)過(guò)幾輪的談判，雙方達(dá)成了合作意向。“我們的目標(biāo)是在合作基礎(chǔ)上，用兩年時(shí)間推出產(chǎn)品。”

沒(méi)想到，項(xiàng)目設(shè)立不久，形勢(shì)突變。

2021年底，對(duì)方以中國(guó)海油被美國(guó)列入“實(shí)體清單”為由拒絕合作。“我們當(dāng)時(shí)都傻眼了，集團(tuán)已經(jīng)立項(xiàng)，準(zhǔn)備工作也都做好了，怎么辦？”阮福明回憶說(shuō)，“我們甚至向集團(tuán)提出申請(qǐng)，能不能將項(xiàng)目延期。”

但或許是深知這支隊(duì)伍的能力，集團(tuán)沒(méi)有答應(yīng)這個(gè)請(qǐng)求。

只能背水一戰(zhàn)。

“我們根據(jù)項(xiàng)目要求的成果倒排時(shí)間節(jié)點(diǎn)，加班加點(diǎn)，科研團(tuán)隊(duì)成員沒(méi)有休息日，每天都在和時(shí)間賽跑。”阮福明說(shuō)，除了要完成集團(tuán)的硬性任務(wù)，其實(shí)大家也憋著一口氣，“外方在拒絕合作的同時(shí)，還趾高氣昂地說(shuō)，單憑我們自己不可能做出來(lái)，我們不能被人看扁了。”

于是團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟了“升級(jí)打怪”之路。

有一段時(shí)間，研究人員發(fā)現(xiàn)，被固定在電路板上的雙溫控時(shí)鐘在強(qiáng)撞擊時(shí)容易壞，就將其電路懸空，加了很多防震措施，在室內(nèi)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(yùn)氣。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)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(cè)試、排查，分析原因，但毫無(wú)頭緒。”阮福明回憶，有一天，他們一群人對(duì)著設(shè)備一籌莫展時(shí)，有個(gè)人無(wú)意中拿個(gè)螺絲刀在外殼上劃了一下，突然發(fā)現(xiàn)示波器有反應(yīng)，出現(xiàn)了脈沖，這讓他們意識(shí)到原因會(huì)不會(huì)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。”阮福明笑稱，當(dāng)時(shí)，外殼材料已經(jīng)無(wú)法更改，后來(lái)他們通過(guò)軟件的算法解決了這一問(wèn)題。

2022年9月底，研究團(tuán)隊(duì)投放320個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行海底測(cè)試。結(jié)果表明，其自主研發(fā)的節(jié)點(diǎn)設(shè)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(gè)時(shí)候，大家才稍微松口氣。

將是一款有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品

在設(shè)備不斷測(cè)試優(yōu)化的過(guò)程中，海底節(jié)點(diǎn)設(shè)備的生產(chǎn)線和車間也在抓緊建設(shè)中。今年年初，歷時(shí)8個(gè)月，國(guó)內(nèi)首條自主海底節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)線建設(shè)完成。

“我們僅用了14個(gè)月，就實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)樣機(jī)到產(chǎn)品技術(shù)定型，發(fā)布海底節(jié)點(diǎn)設(shè)備‘海脈’。”阮福明自豪表示。

今年4月份，“海脈”進(jìn)入批量制造階段。兩個(gè)月時(shí)間內(nèi)，中海油服生產(chǎn)出6000多個(gè)“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(gè)“海脈”節(jié)點(diǎn)按照設(shè)計(jì)要求，通過(guò)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(gè)覆蓋在海床上的巨大信息采集網(wǎng)。就像一個(gè)個(gè)“聽(tīng)診器”一樣，接收來(lái)自海底地層反射的地震波信號(hào)，并以數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)記錄下來(lái)，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(shè)計(jì)水深500米，實(shí)際作業(yè)能力可達(dá)700米。研究團(tuán)隊(duì)透露，他們正在進(jìn)行設(shè)計(jì)水深達(dá)千米級(jí)的海底節(jié)點(diǎn)設(shè)備的研發(fā)。

“‘海脈’的價(jià)格目前還不能公開(kāi)，但肯定比國(guó)際上同類產(chǎn)品低很多。”阮福明說(shuō)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，節(jié)點(diǎn)勘探設(shè)備需求占物探市場(chǎng)容量的30%左右，“去年就有人給我打電話問(wèn)能不能供應(yīng)，我相信‘海脈’未來(lái)在國(guó)際上都會(huì)是一款有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。”

（受訪者供圖）