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中国海油自主研发的“海脉”海底地震勘探节点智能生产线完成升级联调

日期:2025-03-03    来源:中海油服COSL

国际石油网

2025
03/03
09:01
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关键词: 中国海油 油气勘探 海洋勘探装备

2月10日,随着一台智能机器人完成调试,在中国海油位于天津滨海新区的中海油服产业园区里,“海脉”海底地震勘探节点智能生产线完成全部升级联调工作,具备投产条件。

近年来,全球海洋油气勘探不断向深水、深层推进,传统拖缆地震勘探技术的局限性日益显现,海底节点地震勘探技术凭借其高精度优势成为行业发展的新方向。然而,该技术涉及多项核心壁垒,长期受制于人,国内产业化步伐滞后。

中国海油加速推进“海脉”海底节点装备的自主研发与产业化,突破关键技术瓶颈,建成国内首条智能生产线。同时,以“海脉”为核心的技术体系和产业链逐步完善,为我国深海资源勘探提供了全新支撑。 

技术突围:从发展受限到自主可控

海底节点地震勘探技术被称为“给地层做CT”,其通过布设海底节点接收地震波信号,能够穿透复杂地质构造,获取高精度三维成像。相比传统海洋拖缆地震勘探技术,海底节点地震勘探具备宽频、宽方位、多分量等优势,尤其适用于深水、深层及隐蔽油气藏勘探。然而,该技术涉及高精度时钟同步、超低功耗电子学、水下定位等数十项核心技术,国内相关技术发展缓慢。

中国海油对海底节点地震勘探装备“海脉”的工程化及产业化研究始于2022年,旨在实现自主可控。研发团队聚焦三大核心系统——海底节点采集系统、海底节点收放系统以及海底节点综合导航系统,逐一攻克技术壁垒。

在海底节点采集系统方面,实现了超低频信号捕获,能够捕捉万米地层中相当于蚊子飞行声1/150强度的地震波信号,低频分辨率达到国际领先水平。这一技术的突破,使得“海脉”在深水、深层油气勘探中表现出色,尤其在低频信号采集方面,显著提升了地震资料的信噪比和成像质量。攻克了时钟同步难题,在无卫星授时信号的水下环境中,可将30天采集数据的时钟漂移控制在2毫秒以内,精度与进口原子钟持平。这一技术解决了长期以来困扰国内水下设备的时间同步问题,确保了数据采集的准确性和一致性。

在研发海底节点收放系统方面,建立了高效的收放体系。模块化设计的绳舱与存储系统支持半自动化作业,收放速度达4节,可同时容纳不少于300个节点进行充放电和数据下载,效率较传统模式提升20%。这一系统不仅提高了作业效率,还降低了人工操作的风险,为大规模海底节点勘探提供了技术支持。

在海底节点综合导航系统方面,研发团队攻克了高精度炮点预测、高可靠性放缆预测、高稳定性定位算法和大规模工业控制软件工程化技术,使其具有稳定性好、解算精度高、处理速度快等优势,达到了横向偏移距方向偏差不超过0.3米,水上节点定位精度小于2米,水下节点定位精度小于4米的良好效果。

2023年8月,由中国海油自主研发的“海脉”海底节点地震勘探成套装备,在完成首个大面积工区作业后,成功采集超过100平方千米的三维地震数据。这是我国首套自主海底节点装备的首次规模化应用,其采集资料信噪比显著提升,解决了中深层火山岩带来的成像质量不高问题,提升海底地震资料品质,为建设渤黄海万亿方大气区提供了原始资料保障。

如今,“海脉”以低频达2赫兹、作业水深700米、连续工作超过48天等指标跻身国际先进行列,解锁了我国深海资源勘探的“新技能”。

产业跃迁:从示范应用到链式生态

“海脉”的产业化不仅是技术突破,更催生了一条覆盖研发、制造、应用的完整产业链。中国海油拥有近二十年海上地震勘探装备研发经历,积累了检波器、采集、导航定位等方面核心技术,拥有各类物探船以及地震数据采集、处理解释一体化产业体系,为“海脉”系统装备的海上试验、生产作业提供有力支撑和可靠保障。

2022年底,我国首个具有自主知识产权的海底节点智能生产线投产,其集成传送控制、机器人控制、3000米压力测试等模块,实现数字化、信息化及自动化全流程管控。这条“智造链”不仅支撑“海脉”规模化生产,更推动国内精密加工、声学器件等配套产业升级,初步培育国内海底地震装备产业联盟。2023年,“海脉”完成6000套节点的批量制造,并建成国内首条自动化总装测试线,年产能最高可达3万套,实现了从研发到量产的跨越。

2024年,“海脉”增强型海底节点产品实现了定型及批量制造,在原有产品性能上降低约25%的功耗,与进口设备相比,“海脉”在作业水深、低频响应、功耗控制等关键指标上均达到或超越国际同类产品。中国海油初步建立了海底地震装备产业基地,“海脉”的规模化投产不仅填补了国内空白,更意味着中国在全球海洋物探装备产业链中正式占据一席之地。

从市场定位和市场前景来看,“海脉”显露出巨大潜力。目前,我国具有海洋地震勘探设备作业需求的物探船超过20艘,“海脉”的投用使单船作业成本显著降低,且支持定制化服务。不久的将来,其应用场景将有望进一步拓展并实现市场销售突破。

更深层的意义在于技术自主可控。此前,我国海底节点装备从整装设备到核心部件完全依赖进口,而“海脉”目前整体国产化率大幅提升,并实现了水听器、陆检组件、核心处理模块、信号采集模块等关键零部件100%国产化。中海油服物探事业部相关技术负责人表示:“装备自主化是勘探自主化的前提。只有掌握核心技术,才能在国际资源开发中拥有话语权。”

“海脉”的产业化不仅推动了国内海洋勘探装备的技术进步,还带动了相关产业链的协同发展。从上游的精密制造、声学器件,到下游的数据处理、解释服务,整个产业链的升级为国内海洋勘探技术的自主化提供了坚实基础。“海脉”的成功应用为国内物探公司提供了更多选择,降低了对外部技术的依赖程度,增强了国内市场的竞争力。

未来勘探:从努力跟跑到升级赛道

随着全球油气勘探的不断深入,深水深层已成为新的勘探前沿。深海油气产量在全球新增供应中的地位将愈发重要,而我国南部海域深水区则以其丰富的待探明资源量,成为深海油气勘探的热点区域。在这一背景下,海底节点地震勘探技术的重要性将愈发凸显,“海脉”技术的迭代升级,为我国深海油气勘探注入强劲动力。

“海脉”作为我国自主研发制造的节点模式地震勘探采集装备,其技术迭代正与全球海洋油气勘探的趋势紧密相连。下一代“海脉”的作业水深将提升至3000米,这一突破性的深水极限能力,使得我国南部海域深水区的资源开发变得更为可行和高效。南部海域深水区以其复杂的地质条件和丰富的油气资源,一直是勘探的难点和重点,而“海脉”的技术升级,无疑为我国在这一区域的勘探活动提供了有力支撑。

除了深水极限的突破,水下设备实现信息反馈也是“海脉”技术迭代的重要方面。通过引入“海脉”声学通信功能模块,实时获取水下设备的工作状态,勘探效率将得到显著提升。这种信息反馈技术的应用,不仅提高了数据采集的效率和精度,还为勘探作业的快速决策和动态调整提供了有力支持,确保了“海脉”在复杂海底环境中的稳定性和可靠性。在海洋油气勘探这一高风险、高成本领域,该技术的应用无疑将大大降低勘探成本,提高勘探成功率。

“海脉”的技术迭代还有望实现多场景的融合应用。除了传统的油气勘探外,“海脉”还将拓展至海洋地质灾害预警、海洋水下目标探测等领域。这种“勘探+科研+安全”的多维应用体系,不仅丰富了“海脉”的应用场景,还为其在海洋科学研究和海洋安全领域发挥重要作用提供了可能。这种跨领域的融合应用,无疑将进一步提升“海脉”的技术价值和市场竞争力。

面对国际同业的激烈竞争,“海脉”的链式创新模式展现出强大的生命力。以自主装备带动上下游协同,形成可持续的技术生态,这是“海脉”能够持续引领国内海洋勘探技术发展的关键所在。与国际物探巨头相比,“海脉”不仅拥有技术上的优势,更拥有模式上的创新。这种创新模式使得“海脉”能够在激烈的市场竞争中脱颖而出,成为我国深海油气勘探领域的佼佼者。

“海脉”实现商业应用后,和同类设备相比具有明显的价格优势,业内人士指出:“真正的竞争在于技术生态。‘海脉’的链式创新模式——以自主装备带动上下游协同——才是可持续的护城河。”

从渤海湾的首次作业到铺展深水蓝图,“海脉”的成长轨迹印证了一个事实:在深海勘探这场“没有终点的马拉松”中,自主技术不仅是突围的利器,更是定义行业新规则的核心筹码。当更多中国装备嵌入全球能源链条,深海资源的开发权与话语权正悄然改写。

“海脉”的成功不仅标志着我国在高端海洋油气勘探技术上的重大突破,更为国内海洋勘探装备的自主化、产业化提供了宝贵经验。未来,随着技术的不断迭代和应用场景的拓展,“海脉”将在全球油气勘探领域发挥更加重要的作用,推动我国从技术跟随者向行业主导者的转变。

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