海牛号钻机

“海牛”由湖南科技大学万步炎团队自主研发。

万步炎介绍，“海牛”相较目前世界50米以上深的其他深海钻机，具有整机自动控制水平较高，实现傻瓜式操作，仅重8.3吨，既可钻孔取芯又可原位探测，可钻硬岩也可钻取稀软海底沉积物，“绳索取芯”关键技术可将钻孔工作时间缩短至少4倍，价格比进口设备降低至少一半。

我国最大深度海底深孔岩心钻机“海牛”，日前通过国家863计划项目海试验收专家组在南海进行的验收。“海牛”研制成功，填补了我国深海钻机工程装备的空白，标志着我国深海钻机技术达国际先进水平。

“海牛”的研制，依托于我国863计划海洋技术领域主题项目“海底60米多用途钻机系统技术开发与应用研究”，其可在3000米海水深处往地底下“钻”60米。在南海海试中，“海牛”接受了复杂海况下钻机收放、姿态调整、耐压密封、钻杆及芯管接卸、钻进取芯、自动测控等多种技术的检验。“海牛”三次“下海”终获成功。结果显示，其沉稳着陆3109米的海底，远超验收要求的海底2500米指标。“海牛”不仅成功实现了姿态调平、海底寻址，还根据操作人员的指令，有条不紊地接卸钻杆、钻具及芯管，下钻60米并成功取样，顺利回收。海试验收专家组一致认定：钻机本体各项操作性能表现优秀，整套系统设计合理，各项功能完备，海底作业流畅，下放回收安全可靠，具较高稳定性和环境适应性。

在深海钻机研制领域，50米是国际公认的“坎”，谁掌握超50米的深海钻机技术装备，谁就拥有了国际先进的深海钻探能力。

设计——轻巧、实用。此次“海牛”研制团队充分考虑了轻量化设计，相比于国外同类型钻机，“海牛”已“瘦身”近四吨，重量仅为8.3吨，这样安装、操控更方便，适合装载到国内各类科考船上，使用前景更广。“海牛”设计新颖，其外观设计、收放装置、钻杆夹持器、动力卡盘等6项获国家专利。“海牛”更注重实用性，集钻孔、取芯、原位探测等功能为一体，还可根据不同地质情况，选取软质、硬岩不同钻进模式进行钻探。

操控——方便、快捷。“海牛”实现了可视化自动操控，课题组成员通过系统集成和软件研发，借助甲板控制系统与配电系统、移动式海底钻机配套收放系统，轻触按钮或点击鼠标即可实现钻机本体的自动收放、姿态调平、海底寻址等动作；依照主控计算机发出的指令，“海牛”钻机能在两千多米海底下自动接卸钻杆、钻具及芯管，实施加、减压控制动力头的上、下行进退。这样实现了几千米海底下的遥控作业，同时，大大降低了操作工人的劳动强度和技能要求，基本上实现了一学即会的“傻瓜”式快捷操作。

运行——灵活、高效。“海牛”团队将陆地钻探常用的人工“绳索取芯”技术，通过机械装置和技术研发巧妙运用到深海钻机上，实现了电脑操控下海底无人自动化操作。团队创新性运用单机械手多位移动技术，节省了设计空间，提高了运行效率。以钻进60米为例，以往需要4—5天作业时间，而现在缩短为20几个小时，作业效率得以大幅提高。团队改进了卡盘驱动方式，通过电脑精密计算分度，确定推进行程，保障“海牛”动作准确无误。正是基于轻量化设计和电脑指令操控，“海牛”在钻进、取芯过程中表现了出绝对优越性。

由20米到60米，虽然“海牛”在钻深能力上只增加了40米，但其意义非凡。在深海钻机研制领域公认50米是道坎，谁掌握超过50米的深海钻机技术装备，谁就拥有了国际先进的深海钻探能力，谁就能勘探到更多的海底矿产资源。按联合国规定，国际海底矿产资源，遵循谁有能力先勘探，谁就具有优先开发权，“海牛”海试成功让我国在国际海底矿产资源开发上多了一分技术优势和竞争能力。

“海牛”的海试成功，标志着我国在深海钻机技术领域将与美、德、澳三国并驾齐驱。“海牛”钻机填补了国内深海钻机工程装备的空白，为我国开展海洋地质环境研究、矿产资源勘探和海底工程勘察提供钻探利器，也为我国实施国家海洋战略，实现制造强国的战略目标提供了技术支撑。“海牛”海试成功也为下一步可燃冰开采提供了技术的可行性，万步炎教授已经向国家申请了重大课题，他下一步的目标是海底220米。