他们用大科学装置为海底地层“拍CT”

本文转自：中国科学报

工作人员调试海底地震勘探采集装备“海脉”。受访者供图

■本报记者 沈春蕾

近日，中国海洋石油集团有限公司（以下简称中国海油）发布消息称，“海洋石油720”深水物探船搭载我国自研的海洋拖缆地震勘探采集装备“海经”系统，首次完成超深水海域地震勘探作业，并发布了我国首张超深水三维地质勘探图，使我国成为全球第三个拥有全套海洋地震勘探拖缆采集装备的国家。

而上述成果背后离不开一家成立不满两年的初创公司——合肥中科采象科技有限公司（以下简称中科采象），他们为“海经”系统提供了技术支持。

不久前，《中国科学报》记者来到中科采象的“新家”——合肥中安创谷科技园主楼的38层，这里本是园区自留的办公地点。

“我们刚从中国科学技术大学先进技术研究院搬到这儿不久，能找到这么好的办公区得感谢合肥市高新区科技局的帮助和中安创谷科技园园区的支持。”中科采象总经理张可立说。

一家看似名不见经传的初创公司凭什么能参与深海油气勘探关键核心技术装备的研制？这家公司又是如何获得当地政府创业扶持的？

“上天、入地、下海”

海洋地震勘探采集装备研制需要多学科融合，行业门槛高、技术难度大。全球各大物理勘探服务公司纷纷投入巨额资金，开展海洋地震勘探采集相关核心装备的研发制造，且不对外售卖核心技术，从而确保其在行业发展的优势。

“在海洋地震采集装备研制领域，我们毫无经验可以借鉴，必须探索一条全新的自主化发展之路。”张可立介绍道，中科采象获得参与研发资格还得从公司早年的技术积累说起。

2005年4月，中国科学院高能物理研究所与中国科学技术大学近代物理系共同创办了核探测技术与核电子学联合实验室。2013年11月，核探测技术与核电子学联合实验室通过了建设验收，获批核探测与核电子学国家重点实验室。

“核电子学技术可以应用于‘上天、入地、下海’，无所不能。”张可立举例说，“‘上天’我们有‘悟空号’暗物质粒子探测卫星，‘入地’我们可以为四川锦屏山地下2400千米的实验室提供先进探测器，“下海”的应用包括深海原位探测、深水油气地震勘探装备等。”

中科采象的核心成员均来自核探测与核电子学国家重点实验室，先后参与了北京谱仪BESIII重大升级改造、中国散裂中子源反角白光中子实验装置建设、深海原位科学实验站建设等，其间积累的技术为行业应用做了充分的准备。

为了开展自主化海洋地震采集装备的研制，打破技术限制和价格垄断，在国家“863”计划和中国海油的长期持续资助下，核探测与核电子学国家重点实验室科研团队将大科学装置的高能物理实验信号采集、时间测量和系统同步等技术，应用于解决国家海洋油气勘探的关键难题，打造了国内首台海洋物探设备样机。

以“海经”为例，其固体拖缆采集系统由中科采象创始人、中国科学技术大学副教授曹平带领科研团队联合中海油田服务有限公司自主研制。该装备突破了进口设备12.5米通道间距精度的限制，能对数公里深的海底地质层进行精确三维成像。

赋权改革试点的产物

在科技成果转化和产业化的道路上，核探测与核电子学国家重点实验室一直在探索中前行。

2017年，核探测与核电子学国家重点实验室在中国科学技术大学先进技术研究院成立先进测量仪器应用工程技术中心。

张可立介绍，先进测量仪器应用工程技术中心组建了由科学家群体牵头的专业化、专门化研发团队，成功解决了数据采集装备批量生产和质量评测等工程工艺难题，形成了多达数百个关键工艺节点的制造流程体系，打通了传统校企合作的“堵点”，为产业链凝聚了队伍、留住了人才。

“先进测量仪器应用工程技术中心成立后，研发团队研制出我国首台全新一代高精度深水油气地震勘探数据采集核心装备——海亮II型固体拖缆采集装备。”张可立介绍，该装备最大作业深度达100米，可实现深拖、斜缆宽频等特殊作业模式，性能稳定，采集成像效果优异，将我国海洋物探采集装备技术提升至国际先进水平。

2019年，上述油气装备成果入选合肥综合性国家科学中心重大科技成果和中国科学院70周年院庆创新成果展。2020年，列装在6缆物探船上的“海亮”系统首次在渤海高密度作业的商业应用中取得成功。

在应用领域小试牛刀后，科研团队迎来了科技成果转化的利好消息。2020年，科技部等9部门联合印发《赋予科研人员职务科技成果所有权或长期使用权试点实施方案》，中国科学技术大学成为全国试点单位之一。

张可立记得赋权改革试点公布不久，中国科学技术大学就提出了“赋权+转让+约定收益”创新模式，学校将职务科技成果所有权赋予科研团队，团队以作价入股方式成立转化公司，学校以科技成果的20%与科研团队约定收益，而不持有转化公司股权，实现了成果转化从“分粮”到“分田”的重大突破。

在此政策背景下，曹平带领团队成立了中科采象。今年3月，中科采象作为唯一一家企业代表，受邀参加科技部召开的赋予科研人员职务科技成果所有权或长期使用权试点工作推进会议。

“赋权改革大大加快了科技成果转化进程和高端装备的产业化进程，促进大科学装置‘沿途下蛋’，即将装置在建设、运行过程中衍生的技术，及时转移转化。”张可立说。

为海底地层做扫描

“海上的石油勘探首先需要物探船用地震勘探的方法扫描整个地质层构造。”张可立告诉《中国科学报》，高精度深水油气地震勘探数据采集装备如同一台巨大的CT机（计算机X射线断层摄影机），扫描海底地质构造，从而获得油气藏的位置与形态。

中科采象技术团队在数据采集系统架构、超大范围时钟精确同步、高性能数据采集和长距离传输、大容量数据实时读出等方面做了系统性研究，形成一套完整的大型海洋油气勘探装备关键核心模块的研制体系。

张可立告诉记者，2022年，中科采象参与完成了亚洲最大12缆物探船“海洋石油720”的大型深水油气地震勘探采集装备列装，意味着国产装备成功替代进口装备。今年7月，我国自主研发的海底地震勘探采集装备“海脉”在渤海海域投入使用，该装备由中科采象和中海油田服务有限公司联合研发。

“‘海脉’装载的海底地震勘探采集装备能够捕捉到万米地层的地震波信号，该信号相当于蚊子声1/150大小，据此可以描绘出高清油气藏数据信息。这标志着我国在高端海洋油气勘探技术上迈出关键一步。”张可立说。

目前，中科采象已参与完成包括万吨级国产物探船在内的多艘大型物探船的列装，使之全面进入产业化进程，解决了长期制约我国海洋油气物探的关键技术难题，使我国摆脱了海洋物探高端装备长期依靠进口的局面。

除了在高端海洋油气地震勘探装备方面的应用，中科采象的模块化技术与仪器也在更多的领域与行业形成拓展应用。

张可立告诉记者，中科采象在模块化仪器方面已形成信号处理系列产品、授时及同步触发系列产品、通用化数据读出主机等，并依据开源模块化仪器技术，研发了超高速多通道数字化仪、时间测量仪等高端仪器。