探索地球深部奥秘，揭秘我国首艘大洋钻探船“梦想”号

记者从自然资源部获悉，11月17日，我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号在广州正式入列。这艘承载着科学家“打穿地壳、进入地球深部”科学梦想的巨轮，在不久的将来，将为共建人类命运共同体作出新的贡献。

“梦想”号到底能做什么？有专家表示，假如将地球想象成一枚鸡蛋，那么人类至今还不知道蛋清是生的还是熟的。现在，有一艘承载着人类探索地球深部奥秘梦想的“国之重器”，像一根锋利的针，正准备以其全球领先的综合性能，带我们了解鸡蛋内部的样子。

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首次集成4种钻探模式和3种取心方式

广州海洋地质调查局汪明鑫介绍，为了在同一艘船上同时实现大洋科学钻探、深海油气勘探和“可燃冰”勘查试采等多种功能，“梦想”号建造团队联合国际顶级油气钻机企业研制了全球首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机，国际上首次集成了4种钻探模式和3种取心方式。

“梦想”号的4种钻探模式分别是传统隔水管模式、“可燃冰”专用测试模式、传统无隔水管模式、无隔水管闭式循环模式。

传统隔水管模式常用于海洋油气的开采。隔水管把海底和钻探船连接起来，可以通过钻井液的循环增加钻井的安全性和效率，这种方式能确保钻井过程顺畅且有足够的保护措施，是海洋油气开采的“标配”。

天然气水合物是一种新型能源，经实践证明其开采过程安全、环保、可控。如使用传统隔水管进行试采，不仅显得过于笨重，成本也高。为此，“梦想”号专门设计了一种轻型隔水管系统，能减轻设备负担，降低钻探成本。

在传统无隔水管模式下，钻杆直接暴露在海水中，并从海底往下钻探，适用于大洋钻探。在钻进海底的时候，需要加入特殊的泥浆，起到冷却钻头、润滑钻具和带走钻出的岩屑等作用。专家表示，虽然没有隔水管保护，但正是因为没有隔水管的负重，钻杆可以达到更大的深度，适合深海钻探任务。

此外，“梦想”号钻采系统中还配置了专门的泥浆循环管线，通过水下泵将泥浆抽回到船上，经过滤等处理，这些泥浆就能实现循环利用。无隔水管闭式循环模式既实践应用了绿色勘查的理念，又可以有效做到保护海洋环境。

“梦想”号的3种取心模式分别是提钻取心、绳索取心、气举反循环取心，可实现不同地层和岩体持续钻进取心。

提钻取心是一种很直接的取心方法，把整根钻杆从钻孔中提出来，从而取出暂存在钻杆最底端的岩心；绳索取心则是通过一根钢丝绳从钻杆内取出岩心，不需要将整个钻杆拉出钻孔。它就像是一种“取巧”的方式，不但省力，还省时间；气举反循环取心是一种特殊的取心方式，通过往上部钻杆内注入空气，上部钻杆的液体混入空气后的密度变小，而下部液体密度不变，因上部和下部液体存在密度差，上部的液体会往上“举”，从而带动下部的钻井液和岩心被“吸”到地面。

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三级动力定位系统让“梦想”号更稳

“梦想”号能如此的稳，很大原因是该船配备了三级动力定位系统。

动力定位系统因其不依赖抛锚或系缆、部署和撤离迅速、对水深不敏感等优点，被广泛应用在深海油气开发、潜水作业、海底管道和电缆敷设及科学考察等方面。它的工作原理是，计算机通过控制推进器的推力大小和方向，以对抗由风、浪、流等造成的外部作用力，从而使船体位置和船头朝向保持不变，保证船体稳稳地保持在同一个定位。

广州海洋地质调查局盛利介绍，在“梦想”号上，动力定位控制系统中的传感器、位置参考系统和控制器均采用冗余设计，动力和辅助系统分布在三个防火分隔区域。“这样设计的优势是，任何单个舱室的动力系统一旦发生故障，其他舱室的依然能发挥作用，这就是三级动力定位系统。”

精确的位置测量是动力定位系统的基础。“梦想”号安装了6套位置参考系统，分别基于卫星和声呐等两类不同的工作原理，包括3套差分全球卫星定位系统、1套北斗卫星定位系统、2套超短基线声呐定位系统。所有系统的位置测量精度都达到分米级别，并不受作业区域的影响，任何一套位置参考系统都能满足定位要求，大大提升了动力定位系统的可靠性。

动力定位系统用的电从哪里来？盛利说，“梦想”号安装了7台推进器，采用全电力驱动，为动力定位系统提供动力。为了保障电力供给的稳定，“梦想”号采用了闭环电网技术，即将多个中压配电板首尾互联，形成一个环形的供电网络。

与传统的分段电网相比，闭环电网可减少运行发电机的数量，提高发电机效率，还能减少发电机运行时间，降低维护成本。此外，闭环电网还具有容量大、抗冲击能力强、可靠性高、使用灵活的特点。

然而，闭环电网中可能会出现的短路、接地和发电机故障等问题，将影响其他配电板和发电机的正常运行。为了避免上述情况发生，“梦想”号闭环电网采用了先进的计算机综合保护系统和高级发电机保护技术，实现了对电网及发电机故障点的精准判断和快速切除。

专家表示，目前，闭环电网技术在船舶的应用并不多，主要应用于深水钻井平台或者钻井船等发电机装机数量较多的工程船舶。“梦想”号的闭环电网也已完成实船接地和短路实验，并通过中国船级社和挪威船级社的验收，在我国钻探船中尚属首例。

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特殊推进器让“梦想”号如汽车般灵活行驶

广州海洋地质调查局胡琳介绍，“梦想”号有着几组特殊的推进器：3个尾部全回转推进器、3个首部可伸缩式推进器、1个首侧推进器。

尾部全回转推进器就像汽车的后驱，可以让水里的大船如汽车一般行驶灵活，甚至能够做到原地打转；首部可伸缩式推进器相当于汽车的前驱，可以在必要时伸出，帮助大船在恶劣的天气和海况下稳稳地停靠在一个地方；首侧推进器设计在船头，它可以在船体靠近码头时伸出来，帮助大船平稳地靠岸或者离开，相当于给汽车多加了一个横向的“侧驱”，以保证在泊位空间有限的情况下也能够轻松进出码头。

“像这种几万吨重的大家伙，一般都需要小拖船帮忙拖进拖出码头，而‘梦想’号却像一辆拥有‘蟹行模式’的汽车，依靠自身动力就可以实现停进或开出码头的泊位。”胡琳说。

“梦想”号采用长首楼船型，在舯部区域建有月池，形状引人瞩目。据介绍，这是一个新型连体式双月池，既可以满足4种钻探模式的作业条件，又比传统单月池减少了航行阻力。月池正上方配备有全球最先进的新一代液压举升钻机，装机功率小、能耗低，而且钻探效率高、补偿能力强、响应速度快，可显著提高综合钻探能力。

月池后方是管子堆场，与多功能共享猫道相组合。猫道是钻井作业中的一个重要设施，主要用于从钻台起放管材和钻井工具,以便作业人员可以在安全的环境下进行提放钻采工具的操作。舯部前面区域是总面积超过3000平方米的船载实验室，可满足九大功能的实验需求，配置了国际首个船载岩心自动传输系统，从海底采集到的岩心样品可实现从钻台到出库转运的无缝衔接。

除了固定的九大功能实验室，其顶部的主甲板上还建有可拆式模块化堆场。该堆场主要用于交接和保管集装箱，这些集装箱可以是一个个专门的实验室，可大幅扩展船载实验室的功能。该堆场与管子堆场相结合，能轻松实现不同堆场的多功能组合和切换。