幾經(jīng)約請，記者終于采訪到吉林大學仿生鉆探科技創(chuàng)新課題組。
這段時間，課題組成員、吉大建設工程學院勘察工程系副主任趙研教授實在太忙了，科研、教學、學術交流、野外試驗……每天都排得滿滿當當。
提起吉林大學仿生鉆探科技創(chuàng)新課題組，可能多數(shù)人較為陌生，但提起“地殼一號”萬米鉆機，很多人便會肅然起敬。他們都是該團隊的一員，參與研發(fā)了我國首臺科學鉆探專用裝備“地殼一號”，使我國成為世界第三個具備萬米大陸科學鉆探能力的國家，并在“松科2井”負責鉆機關鍵技術的應用和設備的運維，參與創(chuàng)造了鉆井深度7018米的亞洲國家大陸科學鉆探新紀錄。
成績面前，仿生鉆探科技創(chuàng)新課題組卻并未止步，他們迎難而上，正全力攻堅仿生自平衡鉆進技術，力爭填補國際上在該領域的空白。
“傳統(tǒng)的鉆探裝備隨著鉆井深度的增加，面臨著傳壓傳扭效率低、能量消耗高、鉆頭對巖心和孔壁擾動大等瓶頸問題，導致入地深度受限。”一見面，趙研便開門見山。談起本專業(yè)，他滔滔不絕：“地球的半徑是6371千米，而我們人類入地的極限僅有12.26千米，如果把地球比喻成一個雞蛋的話，我們目前連‘雞蛋殼’還沒有打破，亟需研發(fā)顛覆性的鉆探技術與裝備。”
如何才能突破現(xiàn)有技術壁壘，研發(fā)出顛覆性的鉆探技術和裝備？課題組做了很多研究，他們發(fā)現(xiàn)，自然界中的螞蟻和鼴鼠等動物掘洞能力要比體型龐大的北極熊厲害，也就是說動物們掘洞深度與生物個體的體積、質量和力量之間并沒有必然的聯(lián)系，掘洞效率、能耗和深度主要取決于生存需求。于是，他們決定向自然界的生物學習，師法自然。
從2020年起，在中國科學院院士任露泉和中國工程院院士孫友宏的指導下，吉林大學建設工程學院石油工程系主任高科教授便帶領著趙研，潛心開展仿生自平衡技術與裝備的研究。也正是從那時起，他們以實驗室為家，開啟了“5+2”和“白+黑”的工作模式。
“開始時，資金比較匱乏，而這項技術又比較‘燒錢’，僅一臺電機就要幾十萬元。” 提起技術研發(fā)的初始階段，趙研有些感慨。他告訴記者，在資金最困難的時候，高科教授甚至想把家里的房子都賣了，“我們對物質沒什么需求，高教授襯衫領子都洗壞了也舍不得買件新的，就想把資金都用在刀刃上，趁著現(xiàn)在還有精力和能力，認認真真為國家做點兒事。”
可喜的是，他們的項目在吉林大學“科技成果概念驗證項目”評比中獲得了100萬元的經(jīng)費資助。
依靠這筆資金，高科和趙研又開始了沒日沒夜的設計、計算和試驗。2022年冬天，仿生自平衡鉆進系統(tǒng)設計在實驗室全部完成，進入樣機生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
在生產(chǎn)過程中，由于多數(shù)部件都屬于非標件，工人對該系統(tǒng)不熟悉，加工進展十分緩慢，裝配精度也難以得到保障。為確保質量，高科和趙研每天披星戴月往返于離市區(qū)60公里外的工廠，過年期間也僅休息了4天。因工廠條件艱苦，兩人的手經(jīng)常被凍得發(fā)紫，不聽使喚，手上大大小小的擦傷不斷。但他們卻從未氣餒，一直堅持到每個零部件都符合技術要求。
“我們的研究是從‘0’到‘1’，沒有成功的案例可供借鑒，要付出更多努力。”趙研坦言，在吉林大學工作，黃大年“心有大我、至誠報國”的愛國情懷讓他們深受感染，在有生之年讓我國鉆探技術再進步一點、入地再深一點，是他們追求的目標。
苦心人，天不負。2023年底，仿生自平衡鉆進系統(tǒng)功能樣機研發(fā)成功，并且該樣機的“纜管地面仿生存儲系統(tǒng)”等3項專利技術與企業(yè)進行了專利權轉讓，轉讓經(jīng)費260萬元。為推動相關研究快速前行，課題組毫不猶豫地將這筆經(jīng)費全部投入到后續(xù)研發(fā)之中。
山高路遠，但見風光無限；跋山涉水，不改一往無前。
通過雙鉆頭自平衡鉆進系統(tǒng)室內試驗，與傳統(tǒng)單鉆頭鉆進系統(tǒng)相比，機械鉆速提高14.8%，碎巖機械比能降低55.7%，能量消耗降低約80%，起下鉆時間減少約75%，對巖心和孔壁損傷分別降低24.7%和33.3%……如今，樣機的實驗結果讓人欣喜，離付諸實踐只差一步之遙。
采訪接近尾聲，趙研向記者表示，他們會繼續(xù)努力，爭取早日將這項技術應用到工程實際，實現(xiàn)能耗低、鉆速快、質量高的“綠色”鉆探目標。
來源：吉林日報·彩練新聞
作者：吉林日報記者 畢雪
初審：劉晗
復審：馬萍
終審：張宇