◎本報記者 操秀英

　　近日，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”集成高靈敏度檢波器和超低噪音采集電路等設(shè)備，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(dāng)于蚊子飛行聲1/150大小的地震波信號。根據(jù)這些信號，“海脈”便可獲得高清油氣藏數(shù)據(jù)信息。

　　“有了它，我國主要海域的海底精細(xì)地震勘探需求得到滿足，我國海洋油氣勘探開發(fā)能力將得到進一步提升。”中海油服物探裝備研究所研發(fā)團隊首席工程師阮福明表示。

　　不能走別人的老路

　　找油找氣，物探先行。

　　物探工作就像給海底做CT掃描，會得到一張標(biāo)注著油氣埋藏具體位置的地圖。由于具備布放靈活、信號采集全面精細(xì)等特點，近年來，海底節(jié)點裝備研究越來越多應(yīng)用于海洋油氣勘探領(lǐng)域。

　　“通俗來講，此前應(yīng)用較多的拖纜地震勘探系統(tǒng)作業(yè)速度快，適合大面積初篩，可以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(chǔ)上進行更精細(xì)地勘探，它們之間的差異就仿佛是從1080P到4K的變化。”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，我國的海底地震勘探節(jié)點采集裝備長期依賴進口，嚴(yán)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。

　　當(dāng)年，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(shù)路線。

　　海底節(jié)點裝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(shè)備只需水檢，海底節(jié)點裝備既要水檢還要陸檢，難度就大多了。”阮福明說。

　　國外成熟產(chǎn)品中用的是微機電系統(tǒng)(MEMS)，但國內(nèi)的MEMS技術(shù)達不到所需精度。“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，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(shù)雖然精度高，但造價昂貴。“我們最終使用了雙溫控時鐘。經(jīng)過算法優(yōu)化處理，雙溫控時鐘達到了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。

　　此時，中國海油決定從集團層面推動海底節(jié)點裝備的產(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，由他領(lǐng)銜研究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(biāo)。

　　“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。”阮福明坦陳。

　　經(jīng)過幾輪的談判，團隊與國外公司達成了合作意向。沒想到，項目設(shè)立不久，形勢突變。2021年底，對方拒絕合作。面對新形勢，科研團隊根據(jù)項目要求的成果倒排時間節(jié)點，加班加點。“團隊成員沒有休息日，每天都在和時間賽跑。”阮福明說，除了要完成集團的硬性任務(wù)，其實大家也憋著一口氣。“外方在拒絕合作的同時，還趾高氣揚地說，單憑我們自己不可能做出來，我們不能被人看扁了。”

　　已進入批量制造階段

　　于是團隊開啟了科研攻關(guān)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。于是，科研人員將電路懸空，并加了很多防震措施，在室內(nèi)各種拋、摔，終于讓它練就“金剛不壞之身”。

　　除了死磕，科研中還需要一些運氣。

　　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。”阮福明回憶，一籌莫展時，一位研發(fā)人員無意中拿著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，這讓他們意識到元器件罷工的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。”阮福明笑稱，當(dāng)時，外殼材料已經(jīng)無法更改，后來他們通過優(yōu)化軟件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(jié)果表明，其自主研發(fā)的節(jié)點裝備性能良好，尤其是在低頻上的勘探精度優(yōu)于外方產(chǎn)品。

　　這個時候，大家才稍微松了口氣。

　　在不斷測試優(yōu)化裝備的過程中，海底節(jié)點裝備的生產(chǎn)線和車間也在抓緊建設(shè)中。今年年初，歷時8個月，國內(nèi)首條自主海底節(jié)點生產(chǎn)線建設(shè)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(shù)定型，并發(fā)布海底節(jié)點裝備‘海脈’。”阮福明表示。

　　今年4月份，“海脈”進入批量制造階段。兩個月時間內(nèi)，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(shè)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)。這些節(jié)點就像一個個“聽診器”，接收著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，最終可生成海底地層的清晰“CT影像”。

　　此次在渤海投用的“海脈”設(shè)計水深500米，實際作業(yè)能力可達700米。研究團隊透露，他們正在設(shè)計水深達千米級的海底節(jié)點裝備。（來源：科技日報）