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8月11日,《中国石化报》能源导刊八版专版刊登文章《锻造挺近深蓝的“工程之眼”》,充分展现石油工程建设公司深耕深海科创赛道、攻坚深海原位观测“卡脖子”技术的使命担当,生动呈现科研团队从浅海试炼迈向深海领跑的奋斗历程。
以下为报道原文:
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深远海域蕴藏着丰富的战略性矿产资源与清洁能源,是保障国家能源安全、建设海洋强国的蓝色战略阵地。近日,2025年度国家技术发明奖揭晓,“深海矿产开发工程地质环境原位观测技术与装备”荣获二等奖。
作为6家参研单位中唯一的石油石化企业,石油工程建设公司所属石油工程设计公司深度参与技术攻关,充分发挥海洋工程设计优势,打通科研成果工程化落地通道,成功补齐国内石化行业深海地质观测技术短板。这份沉甸甸的国家级荣誉,标志着中国石化在深海地质原位观测领域实现技术领跑、跻身国际领先行列,也是石油工程设计公司深入落实“一基两翼三链四新”产业新格局部署,服务海洋强国、推进科技自立自强的生动注脚。
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向难而行,勇闯深海地质“无人区”
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看似静谧的深海,实则是工况极端、风险密布的开发“禁区”。严苛的深远海环境、复杂多变的海底地质情况,长期制约着我国深远海资源开发与海洋工程安全建设。
海底超百倍大气压、低温、强腐蚀海水共同构成极端作业条件,海床微小滑移或波致液化,都极易诱发海底管道应力集中、局部变形、立管屈曲及海洋平台倾斜,进一步引发海底管线断裂、平台倾覆等重大安全事故。传统“海底取样、上岸检测”的模式存在先天短板,样本脱离原生高压环境后会快速扰动失真,“测不准、厘不清、说不明” 的技术痛点严重阻滞了我国深海开发进程。
“海洋资源开发和工程建设,安全是生命线,精准掌握海底地质赋存状态,是风险防控的首要环节。唯有突破原位观测关键技术,才能实现海底地质环境数据的自主获取与核心装备的自主可控。”全国工程勘察设计大师、油气和新能源事业部副总经理荆少东表示。他带领团队立足国家深海开发战略,瞄准深海原位观测技术发起攻关,开创性搭建研发体系、科学制定核心技术路线,全力破解深海地质观测“卡脖子”难题,打破国外技术垄断。
面对深海软土探测难、风险预判难、工程保障难的现实痛点,石油工程设计公司依托30余年海洋工程积淀与创新平台,主动扛起攻坚重任,聚焦真实深海工况,联动科研院所构建“基础科研+工程实战”攻关模式,锚定“技术实用、装备适配、产业通用”目标,着力破解深海科研与产业实操脱节的行业难题。
三十年磨一剑,从“浅海试炼”到“深海领跑”
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深海核心技术的迭代突破,根植于石油工程设计公司30余年向海图强的持续积累。
早在1993年,该公司就攻克了极浅海结冰海域工程设计难题,自主设计完成了国内首座极浅海导管架平台——胜利新型一号采油平台,为后续海洋地质勘察、海域探测技术研发筑牢了根基。深耕海洋工程数十载,荆少东带领团队紧盯技术短板,潜心钻研海域勘察、海上工程设计与地质安全技术。2011年,他提出海底地质数据就是海洋开发的“体检报告”,唯有精准掌握海底地层细微变化,才能守住海上工程安全底线。
依托这一理念,技术团队扎根渤海湾埕岛油田,落地海上静力触探原位测试新技术,在这座天然的海上试验场积累了海量地质数据。最终,他们将浅海作业水深从5米拓展至50米,探测内容从单一的承载力拓展到包含孔隙水压力、电阻率等物理力学参数的综合探测;自主研发水上静力触探防护导向器,有效提升海上探测稳定性;联合开发专属监测系统与布放工艺,形成成熟的滩浅海精细探测技术体系。相关成果先后斩获海洋工程科学技术特等奖、山东省科技进步奖一等奖,为向深海进军积累了宝贵的实战经验。
浅海技术成熟后,迈向深海的攻坚之路依旧无成熟经验、成套技术、专用装备可供借鉴和使用。针对软土地层监测短板,技术团队从零起步,自研海底地质灾害原位监测系统,依托胜利埕岛油田搭建海上试验场。深海原位观测装备初代“美吉号”首次下海,便遭遇洋流干扰、设备固定难、数据传输不稳定等多重困难。技术团队抢抓短暂作业窗口期,24小时轮班值守,反复调试设备、优化方案,历经数月不间断试验,成功完整采集海床冲刷、土体波致液化全过程数据,预警系统可精准识别灾害前兆,各项指标全部达标,充分验证了装备与技术体系的可靠性。
持续的海上试错与现场攻坚,让科研成果跳出了实验室局限,在真实海洋工况中迭代升级。多年来,石油工程设计公司接连实现技术跨越式发展,成功打磨出一套自主可控、适配深海极端工况的观测技术与成套装备,为斩获国家技术发明奖、实现行业技术领跑打下了坚实根基。
技术落地生金,锻造国家能源安全“蓝色基石”
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技术突破的核心价值在于赋能产业、服务实战。历经十余年攻坚打磨,这套国家级原创技术与自研装备走出实验室,实现了多领域规模化落地应用,不仅为中国石化深远海能源开发保驾护航,而且引领了海洋工程行业转型升级。
“海底原位观测技术给海洋工程地质勘探装上‘尺’和‘眼’,原位量化土体力学参数,真实还原土体动力响应规律,对海洋油气、风电、矿产等资源开发工程的优化设计、安全防护及设计理念转变具有重要意义。”石油工程建设公司高级专家刘锦昆评价。
该成套技术与装备的落地应用,在资源安全上,补齐了我国深海采矿环境观测短板,为深海战略资源开发打牢技术支撑;在工程安全上,破解了海底沉积物探测的共性难题,为海上重大工程设施长期安全运行筑牢了防线;在行业发展上,推动滩浅海地质灾害防控技术达到国际领先水平,实现了我国深海工程地质环境观测技术与装备从跟跑、并跑向部分领跑的跨越;在科研创新上,构建“基础科研+工程实战”产学研长效机制,为国内海洋领域关键核心技术自主突破提供了可复制的石化样板。
2025年,该成套技术成功应用于我国太平洋多金属结核矿区,支撑向国际海底管理局提交了我国首份采矿试验环境报告,有力维护了我国在公海的矿产资源开发权益。同时,该技术广泛服务于南海天然气水合物试采环境监测,并为60余座海上平台、千余公里海缆、200余公里海底油气管道提供精准地质防护与工程安全保障。
立足海洋强国建设长远布局,石油工程设计公司将持续深耕深海科创赛道,通过校企联合迭代升级“美吉号”系列观测装备,不断优化高精度深海检测技术体系,拓展各类深海资源开发应用场景,同时持续发挥行业龙头引领作用,以自主可控的硬核工程技术,赋能中国石化海洋能源战略布局,为保障国家能源安全、建设海洋强国贡献坚实的石化力量、工程力量。
数 说
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3套
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成功研制全球首创全海深沉积物力学性质原位测试装备等3套核心装备,率先实现“矿区沉积物性质-采矿过程劣化-海底环境效应”全链条原位综合观测。
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0.2千帕
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全海深原位测试装备贯入阻力测试精度达0.2千帕,与万米海底110兆帕压力相差6个数量级。
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4项
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主持编制《海洋静力触探测试技术规程》《石油天然气工业浅(滩)海构筑物复勘技术规范》等4项行业标准,系统建立海底资源开发地质环境调查技术准则。
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136件
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该技术获得授权发明专利数量136件,其中国际授权发明专利16件。
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研发者说
石油工程设计公司董事、总经理-王英伟
作为中国石化上游最大的设计科研单位,石油工程设计公司深耕海洋工程领域多年,凭借深厚的技术沉淀,将一项项关键技术转化为成功落地的工程方案。此次我们参与攻关的“深海矿产开发工程地质环境原位观测技术与装备”项目荣获国家技术发明奖二等奖,是公司深耕海洋工程地质领域、坚持产学研协同创新的重要成果,更是中国石化深化海洋能源科技创新布局的生动实践。
在海洋能源工程建设中,地质环境研究是首要前提。必须精准掌握海底沉积物力学特性、厘清沉积物工程性质劣化过程、摸清海底边界层环境变化,才能从源头筑牢海上工程设计、建设、运维全生命周期的安全防线,全面提升海洋工程建设质量与可靠性。此次获奖项目构建的全链条原位综合观测体系,可精准破解深海工程地质环境“测不准、厘不清、说不明”的关键难题,不仅能为涠洲油田海底管线、海底光缆、海上综合处理平台基础优化设计提供坚实数据支撑,还能为海上新能源基础设施选址、地质灾害防控、环境影响评价提供核心技术保障,真正实现科研技术与现场工程的深度融合、精准适配,让海洋工程建设更科学、更安全、更绿色。
当前,石油工程设计公司深度参与涠洲油田新区产能建设、海上数据中心建设等项目,积极响应集团公司构建多元互补的能源保障体系战略部署,大力推进海上风电、海上光伏等新能源技术研发与工程落地,助力集团公司海洋能源产业绿色多元发展。展望“十五五”,我们将继续坚定扛稳服务集团公司海洋油气增储上产和重大项目建设的责任使命,聚力攻关深远海油气能源工程建设关键技术,前瞻布局新能源开发技术,在海洋工程地质环境安全保障、数字孪生与智能建造、绿色低碳海洋能源工程等领域持续发力,不断完善海洋能源工程技术体系,勇当中国石化走向深远海主力军。
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深海“把脉”为什么这么难?
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深海存在严苛极端环境,加之海底沉积物具有超软特性,依靠传统观测方式,很难开展精准、长期的原位监测。想要摸清深海地质状况,必须实施工程地质环境原位监测。而海底沉积物力学强度极低,开展深海采样,好比在万米海底舀起一勺“豆腐脑”,装入取样器后,历经长距离转运,承受数百个大气压压差、从近零摄氏度低温升至常温的变化。样品送达实验室时,原生状态早已不存在。压力、温度、内部结构均发生改变,测得的数据自然无法反映真实情况。
同时,采矿装备在海底行驶过程中会扰动沉积物,形成三维扩散羽状流,改变海水化学环境,影响海洋生物生存。若要科学评估该过程带来的环境效应,需要完整厘清整条演化链条。而现实难点在于沉积物松软、极易受扰动,不仅难以精准获取力学参数,还需要同时考虑采矿作业、海洋动力两类外力作用,持续追踪羽状流演化及其引发的连锁环境效应。
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原位观测为何被“卡脖子”?
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原位观测,即在被测区域原生环境中开展实时、无扰动测量监测。通俗地说,就是“就地测量”,无须采集样品、转运试样,不改变被测区域原有环境条件。该领域长期存在技术瓶颈:传统“取样带回实验室分析”的方式,会使样品脱离深海原生环境,压力、温度、内部结构发生改变,无法真实还原海底沉积物原位力学状态;深海高压、低温、高盐、强腐蚀,加之水下通信受限等极端工况,让原位、长期、实时、低扰动观测难以实现。
此次获奖技术实现多项重大突破,既攻克了万米水深远程操控作业、上百兆帕高压环境下设备稳定运行、深海装备回收等工程难题,又破解了海底沉积物力学性质“测不准”、采矿扰动下工程性质劣化过程“厘不清”、边界层环境变化“说不明”的行业痛点。
来源:《中国石化报》
素材:尹 倩
编辑:王 耀
责编:陈 东
审核:曹 健
签发:孟庆江
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