“海牛”是我國首臺重型裝備“海底60米多用途鉆機”，是國家高技術研究發(fā)展計劃海洋技術領域主題項目，由湖南科技大學擔綱主持，首席科學家為該校萬步炎教授。
“海牛號”海底60米多用途鉆機系統(tǒng)研制為國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）重大專項，并完全是由中國自主研發(fā)的。于2015年6月在南海完成深海試驗，成功實現了在水深3109米的深海海底，對海床進行60米鉆探。我國也成為世界上第四個掌握這一技術的國家，并標志著中國深海鉆機技術從此身世界一流。
2015年6月，“海牛號”赴南海，進行海底3109米海試，刷新中國深海鉆機鉆探深度。
2016年6月，“海牛號”海底60米多用途鉆亮相國家“十二五”科技創(chuàng)新成就展。
2021年4月7日，中國首臺“海牛Ⅱ號”海底大孔深保壓取芯鉆機系統(tǒng)，在南海超2000米深水成功下鉆231米，刷新世界深海海底鉆機鉆探深度。
研制背景
為推動中國深海運載技術發(fā)展，為中國大洋國際海底資源調查和科學研究提供重要高技術裝備，同時為中國深海勘探、海底作業(yè)研發(fā)共性技術，在國家海洋局組織安排下，湖南科技大學海洋礦產資源探采裝備與技術湖南省工程實驗室具體負責“海牛號”深海鉆機項目的組織實施，并會同中國科學院海洋研究所、廣州海洋地質調研局聯合攻關，攻克了中國在深海技術領域的一系列技術難關。
研究單位
“海牛號”的研發(fā)主持單位為湖南科技大學海洋礦產資源探采裝備與技術湖南省工程實驗室。
鉆機用途
“海牛”與國外同類鉆機相比，具備多重優(yōu)勢。“瘦身”近4噸，重量僅為8.3噸，安裝、操控更方便；“海牛目”還實現了可視化自動操控，可在幾千米海底下遙控作業(yè)。
鉆探是礦產資源勘探的最后一步，也是關鍵環(huán)節(jié)。通過鉆探抽樣分析，可以確定礦藏儲量、品位和埋藏形態(tài)，為日后開采勾勒出一幅“藏寶圖”。萬步炎團隊承擔的“海底60米多用途鉆機系統(tǒng)技術開發(fā)與應用研究”，就是要研制成功可搭載于普通科考船，在3000米海水深處往地底下“鉆”60米的鉆機。
在深海鉆機研制領域，50米是道坎兒。哪個國家擁有超過50米的深海鉆孔深度的裝備，就擁有了國際先進的深海鉆探能力，能勘探到更大埋深的海底礦產資源。更關鍵的是，根據聯合國規(guī)定，公海礦產資源，遵循誰有能力先勘探，誰就具有優(yōu)先開發(fā)權的規(guī)則。換言之，一旦“海牛目”海試成功，我國搶占公海礦產資源開發(fā)權上，就多了一分技術優(yōu)勢。鉆探深度從20米到60米，看起來只有短短的40米，
但這不是普通的40米，而是在海水深度3000米以下的40米。萬步炎告訴記者，鉆探深度的增加，就必然會帶來鉆機裝備重量的增加，對一艘普通科考船來說，海上作業(yè)難度隨之增加。如何在設計上進行“輕量化”處理很關鍵。
鉆機特點
無論是相較其他三個國家（美國、德國、澳大利亞）研制出的50米以深深海鉆機，還是相較自己研制并在我國已投入使用的20米深海鉆機，“海牛”都是有幾個“牛”點的：
“操控”牛。萬步炎團隊在裝備的操作軟件上，花了很大的功夫。現在，“海牛”整機自動控制水平較高，基本上可以做到傻瓜式操作。這樣一來，對操作工人的技能培訓要求就很低了。
“體重”牛。整機的重量僅為8.3噸，而國外超過50米深度的鉆機，重量都在10噸以上，而節(jié)省的重量意味著“海牛”具備更大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
“功能”牛。“海牛目”不僅可以用來鉆孔取芯，即鉆取巖心送到實驗室檢測，還可以原位探測巖石的電阻率、孔隙率，以及給孔內周邊巖石拍照等。原位探測，其結果較取芯送實驗室測試更為準確。“海牛”不僅可鉆硬巖還可以用來鉆取稀軟的海底沉積物。
“效率”牛。萬步炎感到最為自豪的，是團隊完全自主研發(fā)的“繩索取芯”關鍵技術。同樣打60米孔，以前需要4—5天時間，現在可縮短為20多小時，大大提高了作業(yè)效率。
“價格”牛。“海牛”海試通過，這樣的國產化裝備，價格就可以比進口設備降低一半至2/3。
在800米到2000多米深度的海底層，它的深度壓力，最適合天然氣水合物形成與水的結合體——海洋礦產資源開采熱點物質“可燃冰”。
不難想象，特殊的海水深度與壓力，讓可燃冰有了“冰”的狀態(tài)。可燃冰一旦離開了這個海水深度，就會變成氣體而不以“冰”態(tài)存在了。因此普通的深海鉆機是無法抽樣這樣的物質的。唯一的辦法，就是保持同等壓力的狀態(tài)下，將可燃冰取出。這就需要“保壓取芯勘探系統(tǒng)”的研制。
這種裝備的研制，正是萬步炎想要做的一個突破性工作。2015年3月，他計劃申請的“十三五”國家重點研發(fā)計劃優(yōu)先啟動的重點研發(fā)任務“保壓取芯勘探系統(tǒng)研制與應用示范”，通過了湖南科技大學的專家組論證。萬步炎團隊擬研制具保壓取芯能力的海底鉆機系統(tǒng)，預計最大鉆進深度能力將達到220米，可充分滿足可燃冰勘探需求。
萬步炎介紹，迄今為止，世界上最先進的海底鉆機的最大鉆孔深度能力僅為200米，而海底鉆機的保壓取芯能力在世界范圍內也沒有完全成功。如果能夠研制成功，將這種海底保壓鉆機系統(tǒng)應用于我國南海或東海可燃冰抽樣，無疑是我國可燃冰勘探的巨大成就與進展，將有力推動我國可燃冰勘探事業(yè)與技術發(fā)展。
“至少需要兩個突破，一個是從60米到220米的鉆孔深度的突破，一個是海底保壓取芯技術的突破。”萬步炎說。
海牛Ⅱ號
海牛Ⅱ號，是中國首臺海底大孔深保壓取芯鉆機系統(tǒng)。是中國重點研發(fā)計劃“深海關鍵技術與裝備專項”課題，目標是研制作業(yè)水深不小于2000米，鉆探深度不小于200米，保壓成功率不小于60%，可有效滿足我國海底天然氣水合物（可燃冰）資源勘探的海底大孔深保壓取芯鉆機系統(tǒng)。“海牛Ⅱ號”鉆機本體高7.6米，腰圍10米，體重12噸，水下重量10噸，是我國水下重量最重的地質勘探科考設備。它看似龐然大物，到了海底“海牛目Ⅱ號”就像一條泥鰍一樣靈活。
“海牛Ⅱ號”搭載在海洋地質二號科考船，從廣州港口出發(fā)，于2021年4月3日抵達目標工區(qū)并開展深海作業(yè)聯調聯試。海試作業(yè)于北京時間2021年4月7日上午6時左右進行，8時30分，“海牛Ⅱ號”成功坐底在水深2060米的海底，在海底完成姿態(tài)調平后，進行了約15個小時的目標層保壓取芯鉆探作業(yè)。
2021年4月7日23時左右，“海牛Ⅱ號”海底大孔深保壓取芯鉆機系統(tǒng)，在南海超2000米深水成功下鉆231米，刷新世界深海海底鉆機鉆探深度。這一深海試驗的成功，填補了我國海底鉆探深度大于100米，具備保壓取芯功能的深海海底鉆機裝備的空白，標志著我國在這一技術領域已達到世界領先水平。
參考資料 >
寫在我國首臺套重型裝備“海底60米多用途鉆機”海試前夕.湖南科技大學新聞網.2016-06-20
中國海底60米鉆機在南海3109米海底海試成功.鳳凰網.2015-06-22
231米！中國“海牛Ⅱ號”刷新世界深海鉆探紀錄|中國_新浪科技_新浪網.新浪網.2021-12-01