深海技術(shù)是國力的較量

□ 文/本刊記者 由然

美國：海底實(shí)驗(yàn)步步深入

據(jù)介紹，美國是世界上最早進(jìn)行深海研究和開發(fā)的國家，“阿爾文”號(hào)深潛器曾在水下4000米處發(fā)現(xiàn)了海洋生物群落，“杰遜”號(hào)機(jī)器人潛到了6000米深處。1960年，美國的“迪里雅斯特”號(hào)潛水器首次潛入世界大洋中最深的海溝—馬里亞納海溝，最大潛水深度為10，916米。

為了得到整個(gè)洋殼6000米的剖面結(jié)構(gòu)，從而獲取地殼、地幔之間物質(zhì)交換的第一手資料，美國自然科學(xué)基金會(huì)從1966年開始籌備“深海鉆探”計(jì)劃。1968年8月，“格羅瑪-挑戰(zhàn)者”號(hào)深海鉆探船第一次駛進(jìn)墨西哥灣，開始了長達(dá)15年的深海鉆探。該船所收集的達(dá)百萬卷的資料已成為地球科學(xué)的寶庫，其研究成果證實(shí)了海底擴(kuò)張，建立了“板塊學(xué)說”，為地球科學(xué)帶來了一場(chǎng)革命。在此后于1985年開始的“大洋鉆探計(jì)劃”和2003年開始的“綜合大洋鉆探計(jì)劃”這兩大國際合作計(jì)劃中，美國也以其先進(jìn)的技術(shù)處于領(lǐng)導(dǎo)地位。

除了深潛器、機(jī)器人和深海鉆探船，美國領(lǐng)先于世界的最先進(jìn)技術(shù)是深海科學(xué)觀測(cè)光纜。2007年4月，美國建成全長為52千米，主要負(fù)責(zé)向海洋900米深處的科學(xué)設(shè)備、攝像機(jī)以及水下機(jī)器人提供電力的電纜。

深海光纜，只是美國試圖在深海建立氣象觀測(cè)站的重要步驟之一。在此之前，人類進(jìn)行的各種海底觀測(cè)都受到能量供應(yīng)的限制，需要依賴深潛器之類的深海運(yùn)載工具去補(bǔ)充耗盡的能量。而且，以前的方法還會(huì)遇到信息傳送的困難。美國的這一技術(shù)則是將觀測(cè)平臺(tái)放到海底，通過光纖網(wǎng)絡(luò)向各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)供應(yīng)能量、收集信息，可以進(jìn)行多年連續(xù)的自動(dòng)化觀測(cè)?？茖W(xué)家們可以在陸地通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自己的深海實(shí)驗(yàn)，命令實(shí)驗(yàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)風(fēng)暴、藻類勃發(fā)、地震、海底噴發(fā)等各種突發(fā)事件，完全革新了傳統(tǒng)辦法。

日本：深海探測(cè)一路領(lǐng)先

日本目前最宏偉的深海探測(cè)計(jì)劃是和深海探測(cè)船“地球”號(hào)聯(lián)系在一起。耗資約582億日元打造的“地球”號(hào)全長210米，排水量達(dá)5.75萬噸，是世界上最先進(jìn)的深海探測(cè)船。

“地球”號(hào)的巨大鉆頭能向下伸展1萬米，使這艘探測(cè)船在水深2500米的深海海域也能鉆探到海洋地殼下方約7000米處的地幔。“地球”號(hào)運(yùn)用豎管鉆探方式提升鉆探能力，這種鉆探方式可使鉆頭免受海流等的侵害。船上還配備有X射線CT掃描儀等先進(jìn)的設(shè)備，無須破壞從海底鉆取的巖芯，就可以分析巖芯的內(nèi)部構(gòu)造。

2005年建設(shè)完工的“地球”號(hào)是一座高技術(shù)的流動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，除幫助人們探究地球形成和巨大地震發(fā)生的機(jī)制，通過分析地幔的物質(zhì)成分來預(yù)測(cè)地震外，它還擔(dān)負(fù)著研究地下生物圈以探索生命起源，以及追蹤過去氣候變化的痕跡的任務(wù)。

日本引以為豪的機(jī)器人技術(shù)也已經(jīng)用于深海探測(cè)當(dāng)中。日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的深海巡航探測(cè)器“浦島”就是一個(gè)自律型的深海探測(cè)機(jī)器人?！捌謲u”可根據(jù)內(nèi)置計(jì)算機(jī)預(yù)先設(shè)定的程序，計(jì)算自己的位置，自主航行。由于擺脫了以往探測(cè)器必須通過電纜和母船相連的限制，“浦島”能夠在更廣闊的范圍內(nèi)自動(dòng)收集研究全球氣候變暖機(jī)制所必需的海水鹽分濃度、水溫等數(shù)據(jù)。

“浦島”正常工作的最大深度為3500米，可以靠近海底實(shí)施探測(cè)，因此能夠獲得清晰度很高的海底地形和海底以下地層構(gòu)造的數(shù)據(jù)。它可以用鋰離子電池作為動(dòng)力源，也可以使用燃料電池?！捌謲u”的燃料電池不和外界環(huán)境交換任何物質(zhì)，技術(shù)遠(yuǎn)比汽車用燃料電池先進(jìn)。2005年2月，在燃料電池的驅(qū)動(dòng)下，“浦島”創(chuàng)下了續(xù)航距離317公里的世界新紀(jì)錄。

日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的1萬米級(jí)遙控?zé)o人探測(cè)器“海溝”也頗有建樹?！昂稀蓖瓿捎?995年3月，它依靠光電復(fù)合電纜傳輸電力和信號(hào)。完成后不久，“海溝”就在綜合海上實(shí)驗(yàn)中成功潛航至馬里亞納海溝10，911.4米深處。

之后，“海溝”確認(rèn)了生活在水深3500米至10，897米的深海的6種有孔蟲，在馬里亞納海溝底部發(fā)現(xiàn)了約180種微生物。這些發(fā)現(xiàn)為研究地殼變動(dòng)、古環(huán)境等提供了資料。

巴西：頂尖技術(shù)無以匹敵

超深水油田的開采存在許多棘手的問題，而在這一領(lǐng)域，巴西的能力不容小視。

巴西國內(nèi)開采的石油80%來自海上油田，其中絕大部分集中在東南部里約熱內(nèi)盧州沿海的坎普斯海盆（占巴西國內(nèi)石油產(chǎn)量的85%）及鄰近海域。經(jīng)過多年發(fā)展，巴西石油公司在深海和超深海石油勘探開采領(lǐng)域具備了世界頂尖的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

為了提高自身在1000米水深級(jí)別的石油勘探和生產(chǎn)技術(shù)的國際競(jìng)爭力，巴西石油公司于1986年推出了第一個(gè)深海石油技術(shù)發(fā)展計(jì)劃（PROCAP）。2000年，巴西石油公司的目標(biāo)直指水深2000米以上的超深海油田，力圖早日使在距水面3000米的海底進(jìn)行商業(yè)開采變成現(xiàn)實(shí)。目前，3000米的目標(biāo)已經(jīng)達(dá)到，機(jī)器人將采油設(shè)備運(yùn)到海底安裝，輸油管將油井與水面上的船只連接，開采的石油就源源不斷地裝進(jìn)了油船的船艙。

2007年11月，巴西石油公司宣布成功研發(fā)出一種新的海底原油開發(fā)技術(shù)，可使深水重油開采量提高近140%。這項(xiàng)新技術(shù)名為“海底離心泵系統(tǒng)”。通過這種新技術(shù)可日均產(chǎn)出2.4萬升原油，而利用常規(guī)技術(shù)時(shí)其產(chǎn)量僅為1萬升。這種離心泵系統(tǒng)還可延伸到傳統(tǒng)技術(shù)無法觸及的小型、邊緣和深水域油氣田。

俄羅斯：深海研發(fā)持續(xù)傾力

1987年9月，前蘇聯(lián)科學(xué)院海洋學(xué)研究所建成深海載人潛水器“和平1號(hào)”和“和平2號(hào)”。同年11月，潛水器開始進(jìn)行試驗(yàn)，第三次試驗(yàn)已在水下6000米進(jìn)行?！昂推?號(hào)”潛水器最深達(dá)水下6170米，可持續(xù)工作14小時(shí)，“和平2號(hào)”潛水器可深入達(dá)6120米。

1987年到1990年間，這兩艘深海潛水器共在深海進(jìn)行了8次科學(xué)考察。在當(dāng)時(shí)，“和平號(hào)”已經(jīng)可以完成任何深度的水域科學(xué)考察任務(wù)。

目前，世界上可用的載人深潛器總共有5臺(tái)，其中美、日、法各擁有一臺(tái)，俄羅斯則擁有兩臺(tái)。俄羅斯的兩個(gè)潛水器可以放在同一條科考船上進(jìn)行必須由兩個(gè)潛水器操作的科考活動(dòng)，這是其他國家無法完成的任務(wù)。2007年8月俄羅斯北極科考隊(duì)出動(dòng)深海潛水器，在北極點(diǎn)下潛至4000多米深的海底，安插俄羅斯國旗，充分顯示了俄在深海潛水器技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。

歐亞各國：不甘示弱欲占先機(jī)

其實(shí)，在深?？碧胶烷_發(fā)方面技術(shù)領(lǐng)先的國家遠(yuǎn)不止美、日、巴、俄四國，一些西歐和北歐的國家也各有擅長之處。另外，一些亞洲國家也想在這方面取得突破，贏得深?！叭Φ剡\(yùn)動(dòng)”的先機(jī)。

在深海石油開采方面，英國和挪威的鉆采平臺(tái)自給率達(dá)到80%，雖然其平臺(tái)裝備的鉆井、井控、固控等設(shè)備及海底完井設(shè)備約90%來自美國，但它們分別在動(dòng)力定位技術(shù)、鉆機(jī)頂部驅(qū)動(dòng)技術(shù)具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

另外，法國的高壓石油軟管制造技術(shù)，半潛式、自升式平臺(tái)建造技術(shù)等著稱于全球；意大利的海上鋪管技術(shù)、管線涂敷技術(shù)、瑞典的動(dòng)力定位鋪管技術(shù)、荷蘭的大噸位海上浮吊技術(shù)裝備及海底工程地質(zhì)調(diào)查技術(shù)、德國的石油鉆井設(shè)備制造技術(shù)及儀器儀表技術(shù)均可稱冠于世界。

在亞洲，韓國可燃冰開發(fā)項(xiàng)目團(tuán)成員于2007年6月乘坐韓國地質(zhì)資源研究院的勘探船“探海2號(hào)”，在韓國附近海底成功采集到可燃冰，成為繼美國、日本、印度和中國之后第五個(gè)采集到可燃冰的國家。

韓國三星重工業(yè)公司擁有建造深海石油鉆探船的獨(dú)到技術(shù)。迄今為止，全球共發(fā)出17艘深海石油鉆探船的訂單，三星獲得其中11張。

石油巨頭：技術(shù)決勝深海開發(fā)

隨著陸地勘探困難的增加，一些資金和技術(shù)實(shí)力雄厚的國際石油公司，正將觸角伸向遠(yuǎn)離陸地的大海深處。然而，能在海底世界擒住油龍的，只有那些掌握核心技術(shù)的世界級(jí)公司。

海上油氣開發(fā)的不斷發(fā)展，使海洋石油工程技術(shù)發(fā)生日新月異的變化。在深水油氣田開發(fā)中，傳統(tǒng)導(dǎo)管架平臺(tái)和重力式平臺(tái)正逐步被深水浮式平臺(tái)和水下生產(chǎn)系統(tǒng)代替，各種類型深水平臺(tái)設(shè)計(jì)、建造技術(shù)不斷完善。全球已有2300多套水下生產(chǎn)設(shè)施、204座深水平臺(tái)運(yùn)行在各大海域。其中最大的工作水深張力腿平臺(tái)（TLP）已達(dá)1434米、浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置（FPSO）為1900米、多功能半潛式平臺(tái)達(dá)到1920米、水下作業(yè)機(jī)器人（ROV）超過3000米，采用水下生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)的油氣田最大水深為2192米，最大鉆探水深為3095米。

與此同時(shí)，深水鉆井裝備和鋪管作業(yè)技術(shù)也迅猛發(fā)展。全球已有14艘在役鉆探設(shè)施具備3000米水深鉆探作業(yè)能力，第六代深水鉆井船工作水深已達(dá)到3658米，深水起重鋪管船起重能力達(dá)1.4萬噸。

海洋石油開發(fā)工程技術(shù)，特別是深水工程技術(shù)是當(dāng)代石油開發(fā)方面前沿技術(shù)之一，有著廣闊應(yīng)用前景，并且能帶來顯著經(jīng)濟(jì)效益。很多國家已將開采海洋石油資源列為國家戰(zhàn)略而大力推進(jìn)。