走向深海大洋39：来之不易的“海底金”

 ——“海洋六号”深海浅钻工作观察

　　“海洋六号”的样品贮藏室内整齐排列着三十几管直径相同、长短不一的岩心样品。这些样品颜色或漆黑或蜡黄或浅褐或乳白，纹理分明；有钴结壳有玄武岩有礁灰岩有角砾岩，成分各异，软硬不一。它们正是深海浅钻钻取的海山区硬质固体资源岩心，名副其实的 “海底金”。
　　称它们为“海底金”，不仅因为这些岩心样品取自几千米深的海底，蕴含着极为丰富的地质信息和资源信息，可以揭示地质演变历史、反映资源含量；更是因为这些样品的取得来之不易，这三十几管样品是第二航段的主要成果结晶，耗费了整个月的时间，集全船65位科考队员的辛勤工作，历经重重困难才获得。
　　陆地上打钻尚且不易，更何况是在茫茫大海上。浅钻施工难，难在繁琐的保养维护，难在严苛的作业条件，难在反复的选址座底，难在复杂的施工流程。
　　
　　钻机的保养维护极为繁琐
　　深海浅钻的结构涉及机械和材料，执行机构源于液压，动力单元来自电力，通讯采用光纤，是一套多学科交叉的综合系统。小到安装固定的螺丝钉，大到提供几千伏电压的高压机柜，细到如发丝般的光纤，粗到几公分的钻具，每个环节都与最终钻探取芯息息相关。
　　对如此庞杂的系统进行日常维护，不仅名目繁多，而且工序繁琐。给浅钻做保养最多的就是打油除锈，几乎每过几天就要进行一次，而且这些工作都只能在作业间隙加班完成。除此之外，对钻机本体的保养还包括防止液压阀和油管泄露，防止动力头锈死，检查水密接插件是否松动，以及确保水密电缆的完好无损。作业间隙还得对绞车舱的液压泵系统进行维护，这是专门给绞车等提升设备提供液压动力的，一旦出现故障，浅钻施工根本无法进行。当然，提到维护保养就不得不说光纤缆承重头和接线盒。作为浅钻控制系统的中转站，它们在大风大浪中显得尤为脆弱，一旦受损再想修复就得大费周折了。
　　值得一提的是如此复杂的钻机系统在作业时却极少出故障，这与浅钻组平时的精心维护和保养是分不开的。首席科学家助理柯胜边常说：“这些辛勤的保养工作是我们在岩心样品中看不到的。”
浅钻施工的作业条件十分严苛
　　由于浅钻作业时钻杆深入海山岩体，因此钻机必须稳稳座底，一旦发生移位，轻则卡钻，重则损坏动力头乃至毁坏钻机。这种作业方式就将深海浅钻的作业条件限定为四级海况（风力五级，浪高两米）以内，并且要求船舶在浅钻施工的整个作业过程中开启动力定位。
　　启动稳定有效的动力定位是船舶驾驶中难度较高的技术之一。据大副蓝明华介绍，动力定位系统的工作原理是借助罗经、差分GPS、风向风速仪、运动传感器的实时信号输入，通过信号处理单元SPU快速计算出风流作用力的大小，然后指挥侧推和主推产生一定的推力，抵消风流作用力，保持船位不变。启动动力定位对甲板部和轮机部都是一种考验，尤其是在恶劣海况下启动侧推更是存在着风险。
　　本航段中期，受热带低压等恶劣天气的影响，连续几天风浪都比较大，难以满足浅钻的施工条件。但由于工期临近，作业进度面临推迟的风险，在首席科学家刘方兰和船长孙雁鸣的协调和统一指挥下，科考队员们见缝插针，海况一有好转马上进行作业，在连续几天的恶劣海况下硬生生抢下了几个站位。其间还经历了深拖绞车报警以及侧推无法启动等设备故障，幸好轮机部组织了精兵强将及时抢修为设备施工提供了强有力的保障。
　　钻机座底需要反复选址
　　深海浅钻在作业过程中要求钻机稳稳坐在海底，这就要求座底时钻机倾斜角不能太大。钻机本体安装有角姿态传感器，可以将钻机姿态精确地量化出来。为确保作业安全，避免钻进作业时钻机被顶起侧翻或卡钻，要求钻机座底的姿态角不能超过30°。
　　浅钻的施工站位是根据多波束扫描的海山区地形图再综合考虑有代表性的地形布设的，通常在不那么平坦的山脊或山腰处，有一定的坡度。多波束扫描的地形图很难看出站位的微地形，看似波澜不惊，实则乱石嶙峋甚至陡坎峭壁也不足为奇。深海浅钻体型较大，长宽各约两米，高约三米，如此“庞然大物”在地形复杂的海底站稳脚跟可不是件容易的事。本航段完成的41个浅钻测站，几乎只有一半是一次座底成功的，需要多次座底甚至要求船舶移位反复选址也是经常的事。有几个站位甚至移位八九次都不能成功座底，最后不得不将设备收上甲板，首席科学家助理邓希光重新布设站位。船舶开启动力定位的情况下进行移位并不那么容易，有时候三个部门忙碌了整个上午都没能为钻机找到个落脚的地方。

　　浅钻施工的流程相当复杂
　　浅钻复杂的作业流程从设备的搬运开始。钻机在空气中重达2.8吨，高达3米，起吊后在左右摇摆的船上五六个壮小伙都很难拉紧固定住，如果需要从四层甲板吊运到作业区就需要更多的人力了。地质缆的作业项目换到浅钻施工，更换光纤缆是在所难免的，其中最难的操作是将光纤缆承重头和接线盒穿过滑轮。海上这个特殊的作业环境给这项工作平添了不少难度，即使是经验丰富的后甲板作业人员全部出动也难以轻易完成。每次吊运设备、换缆、安装承重头和接线盒这套流程走下来，都需要五六个小时的额外作业时间，好在如果是连续作业就省了这些麻烦。
　　即使是连续作业，绝缘检测也是一道必不可少的流程。由于需要对水下电机提供2800V的高压电，如果发生漏电，不仅容易烧毁水下电机和甲板单元的高压机柜，对人身安全也是极大的隐患，因此设备的电力线绝缘性要求非常高。浅钻施工作业中设备下水前、设备座底后开钻前、设备出水后都需要到高温高噪的绞车间进行绝缘检测。绝缘检测的操作性比较强，需要专人负责，为确保作业安全，浅钻负责于彦江在航段开始前就对每个作业组的负责人进行了专门的培训。除了绝缘检测，浅钻作业中还需要经常检查更换钻杆，定期检测更换电池箱，设备投放时需要在钢缆上安装浮球。
　　浅钻施工的流程比较复杂，在整个航次任务中占的比例也相当大，每次作业都引来领导们的格外关注。临时党委书记李国胜对浅钻的施工尤为关心，他经常到可视化工作室关注作业进程，要求浅钻组严格按照操作流程进行施工。李国胜要求，越是复杂的海况，越要遵守操作规程。正是有了这一整套科学严谨的操作流程，才能保证钻机在可控状态下持续工作。
　　回顾整个航段的浅钻施工过程，四十余钻，钻钻艰辛；三十多管，管管珍贵。科考人员一次次在摇摆中将钻机投放下水，一次次的为钻机座底反复寻址，一次次的顶着风浪回收设备，才收获了这三十多管宝贵的“海底金”。

（国土资源报　王少勇）

科考人员拉紧止荡绳，放钻机入水

科考人员查看一段刚刚获取的岩心