海底勘探是指為探明資源的種類、儲量和分布對海底資源，尤其是海底礦產資源，進行的取樣、觀察和調查的過程。海底礦產資源豐富，從海岸到大洋均有分布，如全球海底石油儲藏量約為世界已探明石油儲量的兩倍，深海錳結核和海底熱液礦床等儲量也很巨大，都有待於勘探和開發利用。
基本介紹
- 中文名：海底勘探
- 外文名：Seabed Exploration
- 學科：海洋地球物理
- 對象：海底資源
- 目的：探明資源種類、儲量、分布
- 意義：有利於海底資源的開發與利用
釋義,海底勘探技術,海洋勘察船鑽井取樣技術,電視抓鬥勘探技術,深海硬岩取樣鑽機勘探技術,液動衝擊式海底勘探技術,重力柱狀勘探取樣技術,國外海底資源勘探開發實踐現狀,發展因素,勘探和開發實踐,規定海底資源增加,國內海底勘探立法空間與必要,
釋義
海底勘探是指為探明資源的種類、儲量和分布對海底資源，尤其是海底礦產資源，進行的取樣、觀察和調查的過程。海底礦產資源豐富，從海岸到大洋均有分布，如全球海底石油儲藏量約為世界已探明石油儲量的兩倍，深海錳結核和海底熱液礦床等儲量也很巨大，都有待於勘探和開發利用。
海底勘探技術
海洋勘察船鑽井取樣技術
2011 年 10 月，由寶雞石油機械有限責任公司為 “海洋石油 708”勘察船研製的深水勘察鑽井及取樣系統，作為我國深水重大科技攻關的綜合配套項目之一，可適應 3 000 m 水深、海底最大鑽深 600 m 的鑽探取樣作業需求。其作業過程為: 當勘察船駛入目標海域後，首先通過鑽井系統對海床進行鑽孔，在鑽孔過程中通過鑽井泵向鑽桿內孔中噴注循環海水，使鑽桿與井眼的環孔岩屑及時排出，方便持續鑽進。當鑽到海床以下目標層位時，由一條電纜將取樣及測試裝置通過鑽井系統頂部驅動裝置上方的喇叭口，沿著鑽桿內孔下放到海底進行取樣測試作業。其配套的取樣測試工具是一種通過電纜操作控制的井下液壓裝置，泥面以下的鑽具質量和海底基盤將為測試探頭和液壓取樣管提供反力，可在鑽井全深度範圍內進行作業。這種作業模式的系統複雜，配套設備多，運行成本高。
電視抓鬥勘探技術
電視抓鬥勘探技術是通過科考船上的鎧裝電纜將抓鬥下放至海底，以程式指令控制抓鬥的開合來實施勘探作業。該裝置主要用於海底淺表層的勘探取樣，其驅動型式為水下液壓驅動，控制方式為甲板操作與自動控制相結合，抓鬥最大工作水深6000 m，動力功率可達 4kW，抓樣面積大於1m ，可抓取200 kg 以上的樣品，抓鬥質量約2. 2 t。電視抓鬥主要由抓鬥機械裝置、鎧裝電纜和控制系統組成。抓鬥上還裝有海底電視攝像頭、光源和電源等輔助裝置。在勘探作業過程中，用 A 吊將抓鬥下放到離海底5 m 左右的高度，此時科考船慢速航行並通過船上的顯視器尋找採樣目標，當找到目標時立即下放抓鬥，準備抓取樣品。電視抓鬥的開啟與關閉通過抓鬥內的液壓機械手完成。在勘探作業時，首先利用甲板監控平台，在觀測海底地貌特徵和海底樣品圖像的基礎上，通過控制電視抓鬥水下作業狀態，使動力機械抓鬥實現海底目標樣品的準確採集。2009 年 12 月 “大洋一號”科考船執行 DY21 航次第四航段的大西洋洋中脊考察任務，在南大西洋洋中脊上利用我國自行研製的深海電視抓鬥，首次獲取塊狀熱液硫化物樣品。
深海硬岩取樣鑽機勘探技術
深海硬岩取樣鑽機是一種海底硬岩勘探裝置，用於深海底淺表地層固體礦產資源岩心鑽探取樣。在水下鑽探過程中，該鑽機可根據需要實現一次下水在海底不同位置鑽取 1 ～ 3 個岩心，適用於深海富鈷結殼礦產資源的勘探。該鑽機外形尺寸為1. 8 m ×1. 8 m ×2. 3 m，乾質量2. 8 t，適應水深 4 000 m，鑽孔深度 700 mm，取心直徑 60 mm。該硬岩鑽機鑽探深度淺，將配有逆變器的 220 V 油浸三相交流電機作為動力源，為液壓系統提供動力，以驅動鑽具迴轉、進給等作業。該鑽機主油泵採用恆功率控制技術，在設定的鑽進壓力下，鑽頭切削岩石的扭矩隨岩石硬度的變化而變化。若針對不同岩性的岩石，則需給鑽頭提供足夠的扭矩以實現對岩石的切削。
液動衝擊式海底勘探技術
液動衝擊式海底勘探取樣技術是一種利用高壓海水驅動高頻液動錘產生的強衝擊能量，來撞擊岩心管及鑽頭，同時對岩心管內產生抽吸作用，使岩心樣品進入取樣管的勘探取樣手段。液動衝擊式海底勘探裝置可直接搭載在普通科考船上進行作業，在鑽具鑽進時，衝擊液動錘工作後的流體沿鑽具與井眼孔壁循環上返，使鑽具避免了衝擊岩心管引起的 “樁效應”，使井下工具鑽進取心完成後順利提出。該衝擊式勘探裝置適於水深 100 m 的海域，鑽進效率高，取樣長度 6 ～10 m，取心成本低。但隨著勘探深度的增加，摩擦力急劇增大，阻礙了土樣繼續進入管內並造成樣品被壓實，岩心組織形態變化大。
重力柱狀勘探取樣技術
重力柱狀勘探取樣技術主要用於海底淺表層取樣，以獲取柱狀沉積物樣品。根據觸底方式的不同，可分為重力柱狀取樣器和重力活塞取樣器。重力柱狀取樣器由重錘和取樣管組成。重力活塞取樣器由重錘、取樣管、釋放器系統和活塞系統等組成。在作業過程中，通過纜繩將取樣器釋放到水下，取樣器通過自由落體的方式插入海底，同時繩纜將內置活塞迅速拉至取樣器頂部，海底沉積物也隨著活塞的上行而進入取樣器，最後其上的閘閥將取樣器底部閉合密封，完成取樣過程。重力柱狀取樣設備的質量可達3 t，取樣管長度為2 ～18 m，直徑為 89、108 和 127 mm。該裝置結構簡單，但可控性差，勘探取樣精度低。
國外海底資源勘探開發實踐現狀
發展因素
五個因素促使人類將海底資源勘探和開發的議題提上日程。
勘探和開發實踐
申請從事海底資源勘探和開發的企業不斷增加，深海活動涉及的資源種類也由起初的多金屬結核擴展到多金屬硫化物和富鈷鐵錳結核。還是主要集中於對此類資源的勘探，有個別企業已經開始了商業性開發。雖然商業性開發尚未普遍化，但是前述的五個因素必然會促使商業性開發的發展。情況如下：
(1)巴布亞紐幾內亞向加拿大Nautilus Mining Company發放了在其管轄海域內的俾斯麥海(Bismarck Sea)開採海底資源的許可證。這意味著企業以及為其提供資金資助的金融機構已經意識到海底資源開採所可能帶來的巨大的經濟上的利益。
(2)國際海底管理局第17屆會議於2011年7月11日至22日在管理局所在地牙買加金斯敦舉行，會議核准了諾魯海洋資源公司、湯加近海採礦有限公司提交的兩份多金屬結核勘探工作計畫和中國大洋礦產資源研究開發協會、俄羅斯聯邦自然資源和環境部提交的兩份多金屬硫化物勘探工作計畫。
(3)國際海底管理局第18屆會議於2012年7月16日至27日在管理局所在地牙買加金斯敦舉行。會議審議、通過並核准了《“區域”內富鈷鐵錳結殼探礦與勘探規章》；核准韓國政府、法國海洋開發研究院提交的兩份多金屬硫化物勘探工作計畫和吉里巴斯馬拉瓦研究與勘探有限公司、英國海底資源有限公司和比利時G—TEC海洋礦物資源公司提交的三份多金屬結核勘探工作計畫。
(4)國際海底管理局第19屆會議於2013年7月8日至26日在管理局所在地牙買加金斯敦舉行。會議核准了中國大洋礦產資源研究開發協會和日本國家石油、天然氣和金屬公司分別提交的兩份富鈷結殼勘探礦區申請。
(5)2014年4月29日，國際海底管理局與中國大洋協會在北京就富鈷錳鐵結殼簽訂為期15年的勘探契約。中國大洋協會是管理局授予勘探許可的第十五個實體，也是第二個簽訂富鈷結殼勘探契約的實體。
規定海底資源增加
隨著海底勘探科學技術的發展，管理局已經就其他種類的資源完成制定《“區域”內多金屬結核探礦和勘探規章》(2000年)和《“區域”內多金屬硫化物探礦和勘探規章》(2010年國際海底管理局第16屆會議)，《“區域”內富鈷鐵錳結殼探礦與勘探規章》(2012年國際海底管理局第18屆會議)。隨著海洋科研的進一步發展和進步，海洋學家發現區域海底存在多金屬硫化物，此種礦物亦具有極大的開發潛力和經濟價值。1998年在俄羅斯的提議下．管理局開始進行有關開發多金屬硫化物的勘探規章的制定，並最終於海底管理局第16屆會議通過；隨後富鈷鐵錳資源亦進入管理局管制勘探和開發的對象，國際海底管理局於第18屆會議上通過有關富鈷鐵錳結核探礦和勘探的規章。
從上述的分析來看，各國已經認識到深海資源勘探和開發活動可以帶來巨大的經濟利益，技術發達的國家已經開始積極投入深海海底資源勘探和開發活動中，並且有諸多國家已經通過相關法律對本國的作業者的深海活動作出規制，英國為迎接新的海底勘探和開發時代的到來，於2013年就提出對其深海採礦法的修改，並於2014年3月通過了該法的修正案。以上諸因素加劇了我國開始並完善相關立法的緊迫性。我國作為海洋大國，在深海海底資源勘探和開發領域不應落後於其他國家。但是與其他國家相比，我國在這一領域尚未起步，相應的制度也未建立。
國內海底勘探立法空間與必要
考慮到深海海底資源潛在的巨大經濟利益，國際上其他國家已經開始了深海海底勘探和開發的活動。並且開始並完善相關立法，就分析可知：
(1)從數量上看，進行深海海底資源勘探開發專門立法的國家並不多，但是海洋大國、強國基本都有了該方面的立法。
(2)深海海底資源勘探開發活動是一個漸進的過程，應該提前做好立法的準備，提高我國從法律制度上因應將來深海資源勘探開發過程中可能產生的法律問題的能力。
(3)從發展狀況來看，中國對深海海底資源的需求比任何國家都迫切。
(4)中國的企業要走向大洋，進行深海海底資源的勘探開發，必須要有相應的國內法律制度的規範、促進和保障。
(5)我們要有足夠的立法自信，在處理好與國際立法關係的同時，要及早掌握深海海底制度構建、標準制定的話語權。因此，用戰略的眼光看，制定該方面的法律是緊迫的也是必須的。
