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他們用大科學裝置為海底地層“拍CT”
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/11/511728.shtm
?工作人員調試海底地震勘探采集裝備“海脈”。受訪者供圖
■本報記者 沈春蕾
近日，中國海洋石油集團有限公司（以下簡稱中國海油）發布消息稱，“海洋石油720”深水物探船搭載我國自研的海洋拖纜地震勘探采集裝備“海經”系統，首次完成超深水海域地震勘探作業，并發布了我國首張超深水三維地質勘探圖，使我國成為全球第三個擁有全套海洋地震勘探拖纜采集裝備的國家。
而上述成果背后離不開一家成立不滿兩年的初創公司——合肥中科采象科技有限公司（以下簡稱中科采象），他們為“海經”系統提供了技術支持。
不久前，《中國科學報》記者來到中科采象的“新家”——合肥中安創谷科技園主樓的38層，這里本是園區自留的辦公地點。
“我們剛從中國科學技術大學先進技術研究院搬到這兒不久，能找到這么好的辦公區得感謝合肥市高新區科技局的幫助和中安創谷科技園園區的支持。”中科采象總經理張可立說。
一家看似名不見經傳的初創公司憑什么能參與深海油氣勘探關鍵核心技術裝備的研制？這家公司又是如何獲得當地政府創業扶持的？
“上天、入地、下海”
海洋地震勘探采集裝備研制需要多學科融合，行業門檻高、技術難度大。全球各大物理勘探服務公司紛紛投入巨額資金，開展海洋地震勘探采集相關核心裝備的研發制造，且不對外售賣核心技術，從而確保其在行業發展的優勢。
“在海洋地震采集裝備研制領域，我們毫無經驗可以借鑒，必須探索一條全新的自主化發展之路。”張可立介紹道，中科采象獲得參與研發資格還得從公司早年的技術積累說起。
2005年4月，中國科學院高能物理研究所與中國科學技術大學近代物理系共同創辦了核探測技術與核電子學聯合實驗室。2013年11月，核探測技術與核電子學聯合實驗室通過了建設驗收，獲批核探測與核電子學國家重點實驗室。
“核電子學技術可以應用于‘上天、入地、下海’，無所不能。”張可立舉例說，“‘上天’我們有‘悟空號’暗物質粒子探測衛星，‘入地’我們可以為四川錦屏山地下2400千米的實驗室提供先進探測器，“下海”的應用包括深海原位探測、深水油氣地震勘探裝備等。”
中科采象的核心成員均來自核探測與核電子學國家重點實驗室，先后參與了北京譜儀BESIII重大升級改造、中國散裂中子源反角白光中子實驗裝置建設、深海原位科學實驗站建設等，其間積累的技術為行業應用做了充分的準備。
為了開展自主化海洋地震采集裝備的研制，打破技術限制和價格壟斷，在國家“863”計劃和中國海油的長期持續資助下，核探測與核電子學國家重點實驗室科研團隊將大科學裝置的高能物理實驗信號采集、時間測量和系統同步等技術，應用于解決國家海洋油氣勘探的關鍵難題，打造了國內首臺海洋物探設備樣機。
以“海經”為例，其固體拖纜采集系統由中科采象創始人、中國科學技術大學副教授曹平帶領科研團隊聯合中海油田服務有限公司自主研制。該裝備突破了進口設備12.5米通道間距精度的限制，能對數公里深的海底地質層進行精確三維成像。
賦權改革試點的產物
在科技成果轉化和產業化的道路上，核探測與核電子學國家重點實驗室一直在探索中前行。
2017年，核探測與核電子學國家重點實驗室在中國科學技術大學先進技術研究院成立先進測量儀器應用工程技術中心。
張可立介紹，先進測量儀器應用工程技術中心組建了由科學家群體牽頭的專業化、專門化研發團隊，成功解決了數據采集裝備批量生產和質量評測等工程工藝難題，形成了多達數百個關鍵工藝節點的制造流程體系，打通了傳統校企合作的“堵點”，為產業鏈凝聚了隊伍、留住了人才。
“先進測量儀器應用工程技術中心成立后，研發團隊研制出我國首臺全新一代高精度深水油氣地震勘探數據采集核心裝備——海亮II型固體拖纜采集裝備。”張可立介紹，該裝備最大作業深度達100米，可實現深拖、斜纜寬頻等特殊作業模式，性能穩定，采集成像效果優異，將我國海洋物探采集裝備技術提升至國際先進水平。
2019年，上述油氣裝備成果入選合肥綜合性國家科學中心重大科技成果和中國科學院70周年院慶創新成果展。2020年，列裝在6纜物探船上的“海亮”系統首次在渤海高密度作業的商業應用中取得成功。
在應用領域小試牛刀后，科研團隊迎來了科技成果轉化的利好消息。2020年，科技部等9部門聯合印發《賦予科研人員職務科技成果所有權或長期使用權試點實施方案》，中國科學技術大學成為全國試點單位之一。
張可立記得賦權改革試點公布不久，中國科學技術大學就提出了“賦權+轉讓+約定收益”創新模式，學校將職務科技成果所有權賦予科研團隊，團隊以作價入股方式成立轉化公司，學校以科技成果的20%與科研團隊約定收益，而不持有轉化公司股權，實現了成果轉化從“分糧”到“分田”的重大突破。
在此政策背景下，曹平帶領團隊成立了中科采象。今年3月，中科采象作為唯一一家企業代表，受邀參加科技部召開的賦予科研人員職務科技成果所有權或長期使用權試點工作推進會議。
“賦權改革大大加快了科技成果轉化進程和高端裝備的產業化進程，促進大科學裝置‘沿途下蛋’，即將裝置在建設、運行過程中衍生的技術，及時轉移轉化。”張可立說。
為海底地層做掃描
“海上的石油勘探首先需要物探船用地震勘探的方法掃描整個地質層構造。”張可立告訴《中國科學報》，高精度深水油氣地震勘探數據采集裝備如同一臺巨大的CT機（計算機X射線斷層攝影機），掃描海底地質構造，從而獲得油氣藏的位置與形態。
中科采象技術團隊在數據采集系統架構、超大范圍時鐘精確同步、高性能數據采集和長距離傳輸、大容量數據實時讀出等方面做了系統性研究，形成一套完整的大型海洋油氣勘探裝備關鍵核心模塊的研制體系。
張可立告訴記者，2022年，中科采象參與完成了亞洲最大12纜物探船“海洋石油720”的大型深水油氣地震勘探采集裝備列裝，意味著國產裝備成功替代進口裝備。今年7月，我國自主研發的海底地震勘探采集裝備“海脈”在渤海海域投入使用，該裝備由中科采象和中海油田服務有限公司聯合研發。
“‘海脈’裝載的海底地震勘探采集裝備能夠捕捉到萬米地層的地震波信號，該信號相當于蚊子聲1/150大小，據此可以描繪出高清油氣藏數據信息。這標志著我國在高端海洋油氣勘探技術上邁出關鍵一步。”張可立說。
目前，中科采象已參與完成包括萬噸級國產物探船在內的多艘大型物探船的列裝，使之全面進入產業化進程，解決了長期制約我國海洋油氣物探的關鍵技術難題，使我國擺脫了海洋物探高端裝備長期依靠進口的局面。
除了在高端海洋油氣地震勘探裝備方面的應用，中科采象的模塊化技術與儀器也在更多的領域與行業形成拓展應用。
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