近日，由清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院海洋工程研究院和中海油深圳海洋工程技術(shù)服務(wù)有限公司聯(lián)合研發(fā)的世界首套水下偏振光原位清潔度測(cè)量?jī)x在中國(guó)南海1000米深水油氣工程中試驗(yàn)成功，實(shí)現(xiàn)了流體顆粒物定性分類和定量精確分析。
 

儀器實(shí)物圖
 

設(shè)計(jì)圖(無(wú)渲染)
 

　　目前，深水油氣田開發(fā)一般采用“水下生產(chǎn)系統(tǒng)+浮式生產(chǎn)裝置”模式，浮式生產(chǎn)裝置通過(guò)臍帶纜向水下生產(chǎn)系統(tǒng)輸送控制液，通過(guò)液體壓力來(lái)遠(yuǎn)程控制閥門的關(guān)閉和開啟，而控制液的清潔度直接影響水下生產(chǎn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行和使用壽命，充分的沖洗和控制液清潔度的準(zhǔn)確檢測(cè)，可有效預(yù)防系統(tǒng)發(fā)生故障，保障國(guó)家能源安全。傳統(tǒng)國(guó)內(nèi)水下生產(chǎn)系統(tǒng)控制液的清潔度測(cè)量大部分依靠理論計(jì)算，無(wú)法對(duì)控制液沖洗結(jié)果進(jìn)行取樣和測(cè)試，小部分測(cè)量依賴國(guó)外公司掌握的控制液真空管取樣技術(shù)，但也只能在陸地實(shí)驗(yàn)室采用顯微鏡法化驗(yàn)，樣本有二次污染風(fēng)險(xiǎn)而且檢測(cè)費(fèi)用高昂。
 

　　對(duì)此，深圳國(guó)際研究生院海洋工程研究院與中海油深圳海洋工程技術(shù)服務(wù)有限公司以聯(lián)合黨建為平臺(tái)，建立“產(chǎn)學(xué)研用”機(jī)制，以需求為指引，以水下生產(chǎn)系統(tǒng)控制液原位光學(xué)檢測(cè)為目標(biāo)，建成水下偏振光原位清潔度測(cè)量?jī)x自主研發(fā)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、測(cè)試驗(yàn)證及示范應(yīng)用全鏈條，設(shè)計(jì)出由光學(xué)系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、激光器、光電轉(zhuǎn)換模塊、電路系統(tǒng)組成的測(cè)量?jī)x器，并實(shí)現(xiàn)全部技術(shù)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、零部/元器件100%國(guó)產(chǎn)。
 

ROV操控屏幕中的儀器水下下放圖(上)和儀器現(xiàn)場(chǎng)工作圖(下)
 

　　團(tuán)隊(duì)從水下聲光電磁全知識(shí)領(lǐng)域梳理和驗(yàn)證，最終水下的偏振光原理成為該技術(shù)的基礎(chǔ)理論。為了將理論變?yōu)榭梢匀胨墓こ虡訖C(jī)，團(tuán)隊(duì)根據(jù)水下偏振光理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出由光學(xué)系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、激光器、光電轉(zhuǎn)換模塊、電路系統(tǒng)組成的儀器，并利用樣液反復(fù)測(cè)試其測(cè)試結(jié)果。為了更好地進(jìn)行解讀和讀數(shù)，團(tuán)隊(duì)還建立了AI模型，用機(jī)器分類和計(jì)數(shù)替代人工，采用單顆粒測(cè)量法來(lái)定量描述控制液粒子的類型、數(shù)量、比例，攻克深水低溫高壓條件下0.5微米以上粒徑顆粒檢測(cè)的難題，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制液清潔度、顆粒物種類的變化趨勢(shì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，具有智能識(shí)別、精確分類等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具備抗污損、自供電、自檢測(cè)、數(shù)據(jù)自存儲(chǔ)等功能，適合定點(diǎn)長(zhǎng)期檢測(cè)，為快速、高效、準(zhǔn)確的海管清潔度監(jiān)測(cè)提供了新工具和新思路。團(tuán)隊(duì)在完成下放應(yīng)用回收的方案后，建成水下偏振光原位清潔度測(cè)量?jī)x自主研發(fā)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、測(cè)試驗(yàn)證及示范應(yīng)用全鏈條技術(shù)。該研究打破國(guó)外控制液真空管取樣檢測(cè)的思維模式，首次提出光學(xué)原位檢測(cè)技術(shù)，為水下生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)的精準(zhǔn)評(píng)估、安全運(yùn)維提供了重要工具。
 

　　清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院副教授廖然團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事海洋顆粒物分類探測(cè)研究，其間受到了嶗山實(shí)驗(yàn)室主任吳立新院士主持的國(guó)家基金委重大儀器項(xiàng)目、清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院馬輝教授主持的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目支持。海洋工程研究院副院長(zhǎng)段夢(mèng)蘭教授牽頭組織了深海試驗(yàn)，中海油深圳海洋工程技術(shù)服務(wù)有限公司深水技術(shù)服務(wù)中心經(jīng)理王杰文、副經(jīng)理高磊實(shí)施了深海試驗(yàn)。