大海上的“蓝鲸1号”平台

2017年5月18日，我国海域天然气水合物试采宣布成功，这标志我国取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新。本次试采中，“蓝鲸1号”深水钻井平台功不可没。

“蓝鲸1号”是什么？

“蓝鲸1号”钻井平台诞生于山东烟台，是由中集来福士海洋工程有限公司（以下简称“中集来福士”）自主设计建造的超深水半潜式钻井平台，是目前世界上最先进的钻井平台。

此次南海天然气水合物试采作业，是“蓝鲸1号”平台承担的首次钻采作业任务。试采工区在水深1200～1300米处，设计井深300～400米。对于这种程度的钻采作业而言， “蓝鲸1号”完全可以胜任。

那么，“蓝鲸1号”的优势在哪里？

一是体型大。“蓝鲸1号”平台排水量可达7万吨，与“辽宁”号航母满载排水量相当；长117米，宽92.7米，面积相当于一个标准足球场大小；高度达118米，相当于40层楼的高度。

二是性能强。“蓝鲸1号”平台最大作业水深可达3658米，最大钻井深度更是达到15240米，其中大钩钩载1250短吨，可变载荷1万吨。这是目前全球作业水深、钻井深度最深的半潜式钻井平台，适用于全球深海钻探作业。

三是效率高。“蓝鲸1号”装配了全球最先进的液压双钻塔和2个井口，两台钻机可在2个井口同时实现钻井、连接套管、下放防喷器等主副线作业，有效减少了钻井辅助时间，使深水钻井作业效率比传统的单井口作业平台提高30%。同时配备了全球领先的闭环动力系统，可比同类作业平台燃油消耗降低10%。

四是安全系数高。“蓝鲸1号”配备了主副两套15000psi压力级别的水下防喷器，每套防喷器配备三组剪切闸板，而剪切闸板是井喷控制的最后一道屏障。如此配置，大大提升了常规井下压力控制设备的能力，保证了试采作业安全。同时，该平台配备了世界上最先进的DP3动力定位系统，最精确的定位测量误差达到0.1米，通过8台全回转式6034马力的推进器实时定位，保证了作业期间平台在台风“苗柏”11级风力里保持“纹丝不动”。

与天然气水合物试采之约

中国地质调查局和中石油集团到国内运营深水钻井平台的企业进行了多次调研，最终“蓝鲸1号”凭借优越的装备性能、完全自主设计建造而入选为天然气水合物试采施工作业平台。

2016年8月，“蓝鲸1号”平台技术服务合同签订。此时，距天然气水合物试采预定开工时间不到7个月，而平台的建造进度刚刚达到90%左右。中集来福士将平台建造与水合物试采适应性改造同时进行，大大缩短了建造和改造工期，增加了平台调试时间，为平台的如期交付奠定了基础。

天然气水合物试采施工作业面临着新平台、新设备、新队伍和平台作业准备时间紧的几大挑战。试采指挥部高度重视，多次派技术人员驻厂调研、跟踪平台作业准备进度，参与工程总承包中国石油集团海洋工程有限公司与中集来福士“蓝鲸1号”平台项目推进会。试采指挥部在平台调试、海试测试、人员培训、第三方设备安装等关键阶段出谋划策，协调解决遇到的问题，共同推动平台于2017年2月13日如期交付。

台风中保障产气平稳

试采工程光荣而艰巨，工期极为紧张，挑战巨大。

3月6日，“蓝鲸1号”平台从烟台启航，自航奔赴南海工区。平台航行总行程约2263公里，共航行7.1天，平均航速达8.27节，动力功率仅占平台功率的70%左右，可见其动力能力强大，远超越同类的平台。

对南海海域来说，海上钻采作业最大挑战就是遇到台风。6月12日，“蓝鲸1号”平台正面迎来第一次台风——“苗柏”。试采现场指挥部与“蓝鲸1号”操船团队根据南海前期台风的特点，以及对当前平台动力系统和定位系统的能力评价，最终作出保持生产测试、原地抗击台风的决定，同时制定了详细的、可操作性强的应急解脱躲避台风的应急预案。

当日凌晨4点，“苗柏”转向风力突然由预测的9级加剧至11级，海况异常恶劣。但平台凭借强大的动力定位系统和经验丰富的操船队伍，保持在安全区域与暴风对抗，实测最大漂移距离不超过6.5米。在试采各参战单位的坚守下，南海天然气水合物试采的火焰在狂风暴雨中依旧燃烧。

7月9日，我国首次南海天然气水合物试采安全生产满60天后主动关井。此次试采，获得了持续产气时间最长、产气总量最大、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果，并创造了产气时长和总量的世界纪录，全面完成了试采预期目标。这也充分证实， “蓝鲸1号”平台凭借自身强大的功能，为我国首次海域天然气水合物试采工程的成功实施提供了坚实保障。

（作者系中国地质调查局水合物试采现场指挥部办公室工程组成员，《南海天然气水合物试采工程实施及关键技术》项目主要成员，主要从事钻井技术研究工作。）

近日，中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心（以下简称“烟台中心”）滨海湿地调查室通过对岩石点荷载仪改造升级，成功获得了2项国家实用新型专利授权。

两项专利通过对设备原有构件的“借用”，继承了传统岩石点荷载仪简单、耐用、模块化的“基因”，充分利用杠杆原理及齿轮效应，在岩屑零飞溅，试验安全系数大大提高的前提下，有效提升了原设备柱塞复原及样品加载的连续性和省力性，达到了试验效率翻番、人力成本减半的预期目标。该实用新型专利进一步提升了传统岩石点荷载仪的试验效率和安全性，有力支撑了野外地质调查作业，同时两项专利的获得也是我们立足岗位实践，对地质调查装备改造自研道路的一次有益探索。

下一步，烟台中心将继续发挥主观能动性，在地质调查技术装备的改造自研道路上大胆探索，持续丰富地质调查装备矩阵，不断提升核心竞争力。

日前，自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所建立了包括设备、方法、标准在内的以钻代槽绿色勘查技术方法体系。

为解决槽探、浅井等传统地表揭露手段自身局限性问题（不可能开挖很深、很大范围、灵活性差）及减少对生态环境的扰动和破坏。早在2005年，探矿工程所就对浅钻技术应用于地质找矿方面作了拓展，在内蒙古开展了浅钻与槽探揭露地质现象的效果对比研究。2014年，在海南、云南两省进行了以钻代槽勘查技术方法研究和示范，解决了以钻代槽关键技术问题，使其成为绿色勘查关键技术之一。其间，编制了《浅层取样钻探技术规程》。

以钻代槽勘查方法的关键技术是组合钻孔布设方法。常用的钻孔布设方法有“探索孔-追索孔-验证孔”三步布孔法、十字布孔法等。以海南省东方市风塘岭金矿区矿产勘查为例。在地质分析基础上，依次进行浅钻施工——样品分析——确定品位——后续槽探施工，确定了矿脉走向，对矿区金矿异常高值区进行矿脉追索，通过对该区域槽探所发现的硅化带、破碎带（碎裂岩）上布置浅钻进行验证。结果表明：（1）试验性钻探所揭露的岩性组合与传统槽探结果一致；（2）浅钻与槽探所对应的样品分析结果基本吻合；（3）通过探索孔与追索孔、确认孔的共同施工，可以确定地质体产状。针对脉状或条带状的矿带进行钻探，采取施工斜孔的方法布孔可以快速达到地质目的，更高程度地提高浅钻成功率，可达到或接近槽探“施工范围内近水平方向上的连续观察剖面”的效果。

基于浅钻的优势，认为以钻代槽技术勘查方法有以下优点：（1）浅钻在施工中占地面积小、地表破坏少、操作简单，对环境扰动轻微，安全系数高，符合绿色勘查的要求；（2）基本解决了难进入地区、特殊浅覆盖区取样的难题，有望彻底改变井探、槽探和人工挖掘等破坏生态的传统地质取样方法；（3）以钻代槽勘查技术可以实现对地质体结构、构造、形态、产状及接触关系等要素进行有效勘测和控制，可以拓展勘查深度；（4）以钻代槽方法灵活，可以快速布孔，取样工作速度快及取样质量高，缩短了勘查周期；（5）相对于槽探，以钻代槽综合费用低，尤其是避免了巨额占地赔偿，节约了项目资金。目前以钻代槽方法已在黑龙江、西藏、甘肃、陕西等多个地区得到应用，产生了良好的生态效益和经济效益。

实现稳步提高天然气消费比例的目标，除了保证气源，还要做好管网建设。而储气设施与天然气管道相连，是天然气管网系统重要的组成部分，是保障天然气安全、稳定供应的重要手段。

1月4日，14名两院院士、国内知名专家在北京评审我国22座储气库建设的创新技术成果，认为该成果总体达到国际先进水平，其中在复杂地质条件下大型储气库选址与建库技术国际领先。这标志着我国天然气工业发展的一大瓶颈技术获突破。

建设中的华北油田苏桥地下储气库群（资料图）

据专家介绍，地下储气库是把天然气注入地下圈闭或人造洞穴形成的一种储气场所，主要作用类似长江沿岸的湖泊，调节冬夏用气峰谷差，提升管道输送效率；或作为战略储备和应急储备，应对进口中断和短缺，保障国家能源安全。地下储气库一般建设在靠近天然气下游用户的城市附近。与地面球罐等存储方式相比，地下储气库具有储存量大、分摊造价较低、经久耐用、安全系数高等特点，是一种比较理想的储存天然气的方式。

2017年5月，中共中央、国务院印发了《关于深化石油天然气体制改革的若干意见》（下称《意见》），明确了深化石油天然气体制改革的指导思想、基本原则、总体思路和主要任务。其中，重点改革任务之一就是完善油气储备体系，提升油气战略安全保障供应能力。《意见》提出：建立完善政府储备、企业社会责任储备和企业生产经营库存有机结合、互为补充的储备体系；完善储备设施投资和运营机制，加大政府投资力度，鼓励社会资本参与储备设施投资运营；建立天然气调峰政策和分级储备调峰机制；明确政府、供气企业、管道企业、城市燃气公司和大用户的储备调峰责任与义务。

然而，我国地下储气库建设面临重大技术挑战。与国外90%地下储气库埋深小于2000米，构造完整相比，我国主要天然气消费区的地质构造复杂、破碎，埋深普遍大于2500米，储层非均质强，选址与建库难度大，必须解决“注得进、存得住、采得出”等重大难题；注采气井储层压力低，巨大的拉伸力和挤压力交替作用到地下储气库，对钻完井工程提出了更高的技术要求；国内缺乏地下储气库高压大型注采核心技术；安全运行风险大。

从国外经验来看，地下储气库一般需经历初期发展、快速发展和平稳发展3个阶段，以天然气消费大国美国和俄罗斯为例，地下储气库发展初期分别经历13年和15年，快速发展期分别为46年和35年。未来10~20年，全球对地下储气库调峰需求量将越来越大，地下储气库数量和规模将会随着需求量的增加不断扩大。根据国际气体工业联合会预测，到2030年地下储气库调峰需求量将达到5030亿立方米，在现有地下储气库基础上，需要新建地下储气库183座，预计需新增工作气量1406亿立方米才能满足今后的调峰需求。同时，安全供气与天然气贸易的需求是地下储气库增长的主要动力来源，新的理念和技术进步也将不断推动地下储气库发展。

随着大气治理的迫切需要、城镇化加快、碳减排与碳交易市场的建立，我国中长期天然气需求量将有巨大增长。据预测，2030年全国天然气消费量将达到4000亿立方米，对外依存度将超过40%。2016年印发的能源生产和消费革命战略、天然气发展“十三五”规划明确提出了力争2020年、2030年天然气占一次能源消费比重分别达到10%左右和15%左右的目标。随着天然气需求量的日益增加、进口气量的持续快速增长以及国内大型长输管道工程的提速建设，天然气储存和调峰矛盾日益突出。如何实现地下储气库业务可持续发展已成为我国天然气产业面临的主要问题之一。按照国际平均水平12%测算，调峰需求量将达到480亿立方米，我国地下储气库建设正处于黄金发展期。

我国地下储气库发展始于20世纪90代初，经过20多年的发展，地下储气库在平衡天然气管网的压力和输气量、调节区域平衡供气方面发挥了重要的作用。据了解，2000年起，在科技部、财政部等支持下，中石油组织2000余名科技人员深入研究，形成了地下储气库选址技术、地质方案设计优化技术等4项创新成果，支撑了我国复杂地质条件储气库建设。目前，中石油建设地下储气库的创新成果，已应用于北京、新疆、重庆等地16座新地下储气库的建设，刷新了地层压力低、地层温度高、注气井深、工作压力高等4项世界纪录；储气规模达400亿立方米，相当于三峡水库的蓄水量；冬季调峰能力超过100亿立方米，相当于我国“十三五”规划的67.5%；最高日调峰量近9000万立方米，相当于全国最高日用气量的1/10，惠及京津冀等10余省(市)2亿人口；累计调峰采气350亿立方米，相当于4座千万吨级特大煤矿贡献的能量，综合减排8000万吨。除了大型石油公司建设地下储气库以外，城市燃气企业和地方燃气企业也在积极自行筹建，如港华金坛储气库、云南能投等地下储气库。

专家认为，我国建设地下储气库，开拓了我国复杂地质条件下储气库技术创新之路，奠定了我国天然气战略储备格局的基础，推动了我国由采输气调峰向地下储气调峰的历史性转型升级。推广应用中石油地下储气库建设创新成果，建设更多地下储气库，对缓解我国天然气夏秋产能过剩、冬春供不应求的矛盾有重要作用。

为贯彻落实国家机关事务管理局《关于做好国庆期间地下空间安全管理工作的通知》、自然资源部中国地质调查局《关于切实加强当前安全防范工作的通知》要求，认真做好国庆期间综治维稳工作，结合迎接局安全生产检查，自然资源部中国地质调查局地质力学研究所开展安全隐患再排查、防恐演习和消防演练，进一步消除了隐患，巩固了安全稳定良好态势。

2019年9月24日，由分管领导带队，地质力学所安委会办公室、后勤服务中心、所综治办组成联合检查组对十三陵实验基地进行了安全检查，进一步查找了问题，明确了要求，消除了隐患。

2019年9月25日，以科研实验楼发生火灾和门岗遭暴恐冲撞为背景组织防恐演习和消防演练，进一步熟悉了处置程序，规范了操作流程，提升了安全意识和突发情况的应急处置能力。

演练结束后，由分管领导带队，重点对配电室、职工食堂、锅炉房、资料室、地下室和学生办公室进行了细致检查，对发现的问题限时整改，进一步巩固了前期安全整治成果，提高了安全系数，为喜迎中华人民共和国成立70周年营造了安全环境。

近日，地调局物化探所牵头承担的“基于无人机的航空物探（电/磁/放）综合站测量技术研发与应用示范”项目通过验收，项目成果被评定为优秀级。这标志着我国实用化的无人机航空物探（磁/放）综合测量系统研制成功，这一研究成果填补了国内在该领域的技术空白，形成了一套安全系数高、工作效率高、测量质量高、智能化程度高的实用化无人机航空物探综合测量方法技术，为我国航空地球物理调查工作增添了一种安全先进的新装备。

该项目是中国地质调查局于2013年立项的工作项目，由地调局物化探所牵头实施，联合中国航天空气动力技术研究院、核工业航测遥感中心等单位共同完成。项目主要任务是基于国产中型无人机平台，研制无人机航空能谱测量系统和无人机航空磁法测量系统，集成实用化的航空物探（磁/放）综合站，开展示范应用工作。科研人员围绕总体目标任务，严格依据相关规范和设计要求，经过三年多的努力攻关，取得了重要成果和系列技术创新。

基于国产彩虹3型无人机平台，自主研发了无人机航空磁法测量远程控制系统、小型化无人机航空放射性测量系统和超低空三维航迹规划及飞控仿真软件，突破了测量系统的电磁兼容、磁场补偿、放射性校准、自主避障和远程测控等系列技术难题，开创了航空物探超低空全夜航作业模式，具备了具有世界领先水平的全天时、长航时、超低空跟随和高精度测量能力。通过50架次、200航时的飞行试验，该系统具备了超低空随地形起伏飞行能力，达到了续航时长超过10小时、单架次航程超过2000千米、作业半径超过500千米、测控精度优于±10米的长航时、大航程、超视距、高精度飞控设计指标。同时基本解决了在高海拔山区作业的技术难题，具备在海拔5000米高山区开展资源环境勘查工作的潜力；探索了“一站多机”测量方法。

项目组利用该系统先后在黑龙江多宝山、新疆克拉玛依、塔里木盆地等区，以矿产资源、油气资源调查为目的，安全、高质地开展了无人机磁放测量任务，原始资料满足航空磁测技术规范和项目设计要求，质量优秀，测量成果与已有资料高度吻合，并创下了夜航单架次航时8小时、航程1569千米的飞行测量记录，充分验证了系统的有效性和实用性，大大提高了资源环境勘查能力。

与有人机航空物探系统相比，该系统具有测量精度高、航时长、效率高、成本低、人员安全性高等优势，在基础地质调查、能源资源调查、矿产勘查等方面具有广泛应用前景。同时，因其突出的夜航能力、高精度地形跟随能力、运输便利性、大作业半径和无人驾驶特性，可以在偏远和艰险地区大面积普查工作中发挥重要作用。

项目成果先后获得了中国地质学会和中国地质调查局、中国地质科学院2013年度十大地质科技进展奖及2014年北京市科学技术二等奖，并发表学术论文17篇，申请专利4项，登记软件著作权3项。

验收专家组对项目成果给予了高度评价，认为本项目高质量地完成了任务，彩虹3型无人机航空物探（磁/放）测量系统的成功研制实现了我国实用化无人机航空物探系统从无到有的转变，形成了一整套较成熟的技术方法体系，填补了国内技术空白，是无人机技术和航空物探技术相结合的成功典范，为基础地质调查和能源资源调查实现重大发现或突破提供了一种安全先进的新技术和新装备,推动了我国无人机航空物探新兴产业的发展，研究成果具有较好的社会效益和经济效益前景。