1、现代海洋资源开发现代海洋资源开发技术简介技术简介彭宗波彭宗波 海洋是人类至今难以全面涉足的神秘领域，海洋是人类至今难以全面涉足的神秘领域，这一资源丰富的、有待开发的新空间，将成为人这一资源丰富的、有待开发的新空间，将成为人类未来类未来重要的能源基地重要的能源基地，对海洋的探测和太空探，对海洋的探测和太空探测一样，具有很强的吸引力和挑战性。测一样，具有很强的吸引力和挑战性。为什么要开发海洋？为什么要开发海洋？为什么要开发海洋？为什么要开发海洋？l占地球表面积占地球表面积70.8%70.8%的海洋的海洋：是人类发展的四大战略空间（陆是人类发展的四大战略空间（陆/ /海海/ /空空/ /天天）中第二
2、大空间）中第二大空间是是对我国经济与社会的发展、稳定、国防安对我国经济与社会的发展、稳定、国防安全产生巨大支撑作用的、最有发展潜力的战全产生巨大支撑作用的、最有发展潜力的战略空间略空间海洋资源的种类海洋资源的种类l海洋油气资源海洋油气资源l海洋固体矿产资源，如分布于海洋固体矿产资源，如分布于2000-60002000-6000米水深起伏比较平缓的海底表面的锰结米水深起伏比较平缓的海底表面的锰结核、分布于核、分布于800-3000800-3000米水深海山、岛屿米水深海山、岛屿斜坡或丘陵地带的富钴结壳、分布于斜坡或丘陵地带的富钴结壳、分布于25002500米左右水深的洋中脊米左右水深的洋中脊海底
3、正在张海底正在张开的裂谷中的热液硫化物、分布于开的裂谷中的热液硫化物、分布于1000-1000-30003000米水深海底的天然气水合物等等米水深海底的天然气水合物等等海洋资源的种类海洋资源的种类l海洋生物资源，渔业、海水养殖、深海生物基海洋生物资源，渔业、海水养殖、深海生物基因等等因等等l海洋空间资源，海底隧道、海底工作站、大桥海洋空间资源，海底隧道、海底工作站、大桥、人工岛、海上城市、海底城市等等、人工岛、海上城市、海底城市等等l海洋能源，波浪、潮流、温度差、盐度差、海海洋能源，波浪、潮流、温度差、盐度差、海水发电等等水发电等等l海水资源，海水淡化海水资源，海水淡化海洋空间利用技术 浮式海
4、上活动中心海洋资源开发的重要性和紧迫性海洋资源开发的重要性和紧迫性l我国人均矿产资源占有量不足世界人均水平的我国人均矿产资源占有量不足世界人均水平的一半，居世界第一半，居世界第5353位位l据预测，至据预测，至20202020年，我国石油、天然气、富铁年，我国石油、天然气、富铁、铬、贵金属、钾盐等、铬、贵金属、钾盐等4545种主要矿产有近一半种主要矿产有近一半保有储量将不能满足要求保有储量将不能满足要求l仅仅20152015年我国石油消费年我国石油消费5.435.43亿吨亿吨 对外依存度对外依存度突破突破60%60%l能、资源短缺能、资源短缺经济发展受到制约经济发展受到制约海洋资源海洋资源开发
5、迫在眉睫开发迫在眉睫l开发海洋资源是开发海洋资源是2121世纪的重要战略任务世纪的重要战略任务海洋中蕴藏着丰富的矿产资源，是我国海洋中蕴藏着丰富的矿产资源，是我国实施可持续发展战略的重要物质基础实施可持续发展战略的重要物质基础l我国是一个海洋大国，海岸线长达我国是一个海洋大国，海岸线长达1800018000多公多公里，海岛里，海岛60006000多个，管辖海域面积近多个，管辖海域面积近300300万平万平方公里。方公里。南南 海海 北北 部部南南 海海 南南 部部天然气天然气338338万亿万亿m3m3北界北界：中央海盆的龙南山至黄岩岛一线东南界东南界：菲律宾-加里曼丹西部：中南半岛南端金瓯角
6、-马来半岛东岸通帕连线南部南部：马来西亚古晋-文莱斯里巴甲湾一线南沙海区南沙海区总面积：总面积：115115万万km2km2我国国界内面积我国国界内面积（9 9段线段线6060北）北） 8383万万km2km2南海海域南海海域海洋中蕴藏着丰富的矿产资源，是我国海洋中蕴藏着丰富的矿产资源，是我国实施可持续发展战略的重要物质基础实施可持续发展战略的重要物质基础l 在国际海底区域获得在国际海底区域获得7.57.5万平方公里多金属结核矿区，万平方公里多金属结核矿区，大洋底锰结核的蕴藏量约为大洋底锰结核的蕴藏量约为3 3万亿吨，仅太平洋就有万亿吨，仅太平洋就有1.71.7万亿吨。按目前的工业消耗量计算，
7、仅太平洋锰结万亿吨。按目前的工业消耗量计算，仅太平洋锰结核中的金属钴就可供全世界使用核中的金属钴就可供全世界使用3434万年，镍和锰使用万年，镍和锰使用2 2万年，铜使用万年，铜使用900900多年。多年。l正在或将要进行富钴结壳、正在或将要进行富钴结壳、天然气水合物、多金属硫化天然气水合物、多金属硫化物和深海基因资源的调查和物和深海基因资源的调查和研究开发，这些是我国实施研究开发，这些是我国实施可持续发展战略的重要物质可持续发展战略的重要物质基础。基础。铜铜镍镍钴钴锰锰多金属多金属结核结核富钴结壳富钴结壳块状硫块状硫化物化物铅铅锌锌天然气天然气水合物水合物石油石油天然气天然气大洋矿床提供大洋
8、矿床提供的主要矿产品的主要矿产品金金 中国多金属结核合同区资源概况中国多金属结核合同区资源概况 面积面积 7.57.5104 km2104 km2 资源量资源量 4.2 4.2 亿吨干结核亿吨干结核 1.12 1.12 亿吨锰亿吨锰 406.40 406.40 万吨铜万吨铜 98.49 98.49 万吨钴万吨钴 514.42 514.42 万吨镍万吨镍 海底锰结核海底锰结核海底摄像系统拍摄的2000多米水深下的富钴结壳 热液硫化物热液硫化物温度高达温度高达410410C C ！l天然气水合物（天然气水合物（Gas HydrateGas Hydrate）-新的替新的替代能源代能源能量密度高、分布
9、广、规模大、埋藏浅、成矿能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成矿物化条件优越物化条件优越产出的甲烷气能满足能源、经济、环境和效率产出的甲烷气能满足能源、经济、环境和效率需要需要新发现的水合物储藏区水深新发现的水合物储藏区水深1000-2000m1000-2000m海洋中蕴藏着丰富的矿产资源，是我国海洋中蕴藏着丰富的矿产资源，是我国实施可持续发展战略的重要物质基础实施可持续发展战略的重要物质基础我们所面临的问题我们所面临的问题-我国海洋主权我国海洋主权和权益正在受到侵犯和权益正在受到侵犯l 形势严峻复杂，与形势严峻复杂，与8 8个相邻、相向的国家有海域个相邻、相向的国家有海域划界问题，主要争议海
10、域的面积超过划界问题，主要争议海域的面积超过120120万平方万平方公里。黄海、东海大陆架和南海海域都存在海公里。黄海、东海大陆架和南海海域都存在海洋油气资源开发争议。洋油气资源开发争议。l 现代国际间的竞争，说到底是资源的竞争，是现代国际间的竞争，说到底是资源的竞争，是综合国力的竞争。综合国力的竞争。l 维护海洋权益已成为各国关注的重大问题。维护海洋权益已成为各国关注的重大问题。l 资源状况始终是综合国力的基本构成，资源问资源状况始终是综合国力的基本构成，资源问题同时也是国际政治中的核心问题，资源的安题同时也是国际政治中的核心问题，资源的安全就是国家的安全。全就是国家的安全。 周边国家在南沙
11、海域勘探开发现状统计钻探了钻探了700700多口井多口井9191个油田及含油构造个油田及含油构造9595个气田及含气构造个气田及含气构造年开采石油年开采石油50005000104t104t以上以上天然气：天然气：380380万方万方分别是我国整个近海石油年产量和天然气年产量的分别是我国整个近海石油年产量和天然气年产量的2.52.5倍和倍和7 7倍倍 我们所面临的问题我们所面临的问题-资源短缺资源短缺l人均矿产资源占有量不足世界人均水平人均矿产资源占有量不足世界人均水平的一半，居世界第的一半，居世界第5353位位l据预测，至据预测，至20202020年，我国石油、天然气年，我国石油、天然气、富铁
12、、铬、贵金属、钾盐等、富铁、铬、贵金属、钾盐等4545种主要种主要矿产有近一半保有储量将不能满足要求矿产有近一半保有储量将不能满足要求 我国的油气资源现状我国的油气资源现状 我国 世界海洋高新技术研究的主要方向海洋高新技术研究的主要方向海洋开发的关键技术海洋开发的关键技术，主要，主要包括海洋矿包括海洋矿产资源开发技术、海洋石油天然气资源产资源开发技术、海洋石油天然气资源开发技术、海洋生物资源开发技术、海开发技术、海洋生物资源开发技术、海洋能源开发技术、海洋空间利用技术和洋能源开发技术、海洋空间利用技术和海水综合利用技术、水下检测技术、水海水综合利用技术、水下检测技术、水下施工工艺及技术（如海底
13、管道及电缆下施工工艺及技术（如海底管道及电缆的埋设技术）等等的埋设技术）等等海洋高新技术研究的主要方向海洋高新技术研究的主要方向为全球变化研究所需的为全球变化研究所需的全球海洋长期监全球海洋长期监测和观测系统测和观测系统海洋产业相关的高新技术海洋产业相关的高新技术为海洋防灾减灾所需的海洋预报技术为海洋防灾减灾所需的海洋预报技术海洋空间利用技术 可沉/浮人工海底结构水下作业系统海洋开发的未来全球海洋长期监测系统MARS海底观测网络 (Monterey Accelerated Research System)海洋资源开发的总体趋势海洋资源开发的总体趋势 海洋油气勘探开发技术海洋油气勘探开发技术增储
14、、上产增储、上产、高效、安全、高效、安全 油气资源由近海向深水发展（钻井世界油气资源由近海向深水发展（钻井世界记录记录29532953米水深，我国仅为米水深，我国仅为503m 503m ） 探查与开发探查与开发2121世纪的海洋新能源世纪的海洋新能源 开发海底矿产资源和深海生物基因资源开发海底矿产资源和深海生物基因资源关键技术关键技术勘探勘探钻井钻井开发开发工程工程高分辨率地震勘探高分辨率地震勘探多波多分量技术多波多分量技术旋转旋转/ /地质导向钻井地质导向钻井成像测井技术成像测井技术时移地震技术时移地震技术三次采油技术三次采油技术深水工程技术深水工程技术管线检测维修技术管线检测维修技术 海洋
15、平台检测海洋平台检测/ /监测监测 海洋油气开发技术海洋油气开发技术增储增储降低成本降低成本上产上产保障保障海洋油气资源开发的国内外发展现状海洋油气资源开发的国内外发展现状勘探、钻井、开发、工程和安全是海洋油气资源开发的五大关键技术国际上海上钻井的最大水深已超过2000米大位移井的最大水平位移已超过10000米海洋油气开发向着更大水深发展水下生产系统（油气混输）是海洋油气开发的发展趋势之一近近2020年来，世界范围内年来，世界范围内深水油气田深水油气田、天然气水合物天然气水合物等深水资源的普查勘探成等深水资源的普查勘探成果层出不穷果层出不穷世界深水勘探热点区新兴热点区据统计，目前有据统计，目前
16、有6060多个国家进行了深水油气勘探；多个国家进行了深水油气勘探；截止截止20102010年年，全球深水区共探明油气当量，全球深水区共探明油气当量580580亿桶亿桶勘探、钻井关键技术勘探、钻井关键技术开发关键技术开发关键技术工程、安全生产技术工程、安全生产技术1000200030004000500060007000800090000FixedPlatformTension LegPlatformSparPlatformSemisubmersiblePlatformSemisubmersiblePlatform19801995200020052010深水平台技术的发展深水平台技术的发展陆上陆上
17、90S，中深水，中深水80S80S，浅水，浅水2000S，深水、超深水，深水、超深水Petrobras XVIIIVisund深水海洋工程技术和装备飞速发展深水海洋工程技术和装备飞速发展2001年年:261座座半潜式平台半潜式平台:170座座浮式生产储油浮式生产储油:72艘艘张力腿张力腿:14座座立柱式立柱式:5座座2007年：年：173座座n深水油气开发在发达国家已经达到相当水平深水油气开发在发达国家已经达到相当水平常规型张力腿常规型张力腿小型型张力腿小型型张力腿固定平台固定平台顺应塔型平台顺应塔型平台300-600m148-1432m立柱浮筒平台立柱浮筒平台588-1710m浮式生产系统浮
18、式生产系统335-2133m浮式生产储油系统浮式生产储油系统水下系统水下系统770-1853m大大 位位 移移 井井 、 空空 间间 任任 意意 轨轨 迹迹 井井 的的 钻钻 井井 技技 术术 研研究究 ， 要要 解解 决决 海海 底底 几几 千千 米米 下下 钻钻 头头 轨轨 迹迹 控控 制制 ，被被 称称 为为 “ 地地 下下 导导 弹弹 ” 的的 制制 导导 问问 题题 。 这这 种种 穿穿 越越固固 体体 、 液液 体体 、 气气 体体 等等 多多 项项 介介 质质 的的 制制 导导 本本 身身就就 是是 一一 个个 随随 机机 性性 很很 强强 的的 非非 常常 复复 杂杂 的的 力
19、力 学学 过过程程 ， 还还 要要 解解 决决 井井 下下 旋旋 转转 导导 向向 工工 具具 ， 井井 下下 测测量量 及及 数数 据据 双双 向向 传传 输输 等等 问问 题题 。深水水下生产新技术深水水下生产新技术不断不断涌现涌现2003年：年：2300套套2007年：年：5700套套-5001,0001,5002,0002,5003,0001941-501951-601961-701971-801980-901991-002001-10max production water depth (metres)SHIP SHOAL 5mTRIDENT2953m (poss) NA KIKA2
20、292m (dev)RONCADOR1853mGREEN CANYON 31682mCOGNAC314mDIAMOND114mCUARTA60mCanyon Express2195米米深水油气田开发的水深深水油气田开发的水深记录被记录被快速刷新快速刷新05001000150020002500300035004000197019751980198519901995200020052010201520202025203020352040max production water depth (m)1970s trend1990s trend1980s trend深水开发的速度不断加深水开发的速度不断
21、加快快深水已经成为世界油气开发深水已经成为世界油气开发的主战场的主战场 国外钻探最大水深国外钻探最大水深：30953095米，米，我国我国：505505米米 投产油田最大水深投产油田最大水深：21922192米，米，我国我国：333333米米 （自主开发油田自主开发油田：200200米米以浅）以浅） 国外深水作业能力国外深水作业能力：起重能力：起重能力1400014000吨吨 水下维修深度水下维修深度20002000米米 我国我国：起重能力：起重能力38003800吨吨 铺管水深铺管水深150150米米 燃烧的水合物外型：天然气水合物外貌类似冰雪外型：天然气水合物外貌类似冰雪可以象酒精一样可以
22、象酒精一样燃烧燃烧天然气水合物的特点天然气水合物的特点结晶状笼形化合物结晶状笼形化合物获得天然气水合物样品的产地获得天然气水合物样品的产地获得天然气水合物样品的产地获得天然气水合物样品的产地推测的天然气水合物的产地推测的天然气水合物的产地推测的天然气水合物的产地推测的天然气水合物的产地全球天然气水合物分布全球天然气水合物分布全球天然气水合物分布全球天然气水合物分布全球全球共共122122个个地区发现天然气水合物地区发现天然气水合物陆地陆地3838处、处、海洋海洋8484处处海底取芯海底取芯2020多处多处（Kvenvolden,1993 ）目前全球水合物中甲烷资源量为目前全球水合物中甲烷资源量
23、为2 2* *10161016 m3 m3是全球已探明煤、石油、天然气总含碳量的是全球已探明煤、石油、天然气总含碳量的2 2倍倍是常规天然气探明储量的几十倍是常规天然气探明储量的几十倍储储 量量 巨巨 大大试采成功试采成功制定了近年的商业开采制定了近年的商业开采计划计划日本日本 美国布莱克海台水合物样品（美国布莱克海台水合物样品（MacDonaldMacDonald拍摄）拍摄）ODP 204航次美国水合物脊采集的地质样品航次美国水合物脊采集的地质样品 (Lee,2002)美国美国制定了制定了2016年商业开采计年商业开采计划划（底图据刘光鼎，（底图据刘光鼎，19921992）我国广阔的海域和专
24、属经济区域具有巨大的我国广阔的海域和专属经济区域具有巨大的天然气水合物前景天然气水合物前景台台湾湾东东南南部部近近海海地地震震反反射射剖剖面面台台湾湾东东南南部部近近海海地地震震反反射射剖剖面面南海东北部地震反射剖面南海东北部地震反射剖面已经发现：已经发现：BSR冷泉、碳酸盐结壳冷泉、碳酸盐结壳菌群、贝壳等生物标志菌群、贝壳等生物标志2007年取得样品年取得样品位位 置置预测值预测值油当量油当量水深水深(m)(m)西沙海槽区西沙海槽区45.545.5* *1010111145.545.5亿吨亿吨400-2500400-2500东沙群岛附近东沙群岛附近37.537.5* *1010111137.
25、537.5亿吨亿吨350-3200350-3200台湾西南海域台湾西南海域千亿千亿其他海域拥有丰富的资源,有待勘探和开发目前的工作初步证实我国南海西沙海槽、东沙陆坡、台湾西南陆坡、南沙海槽、目前的工作初步证实我国南海西沙海槽、东沙陆坡、台湾西南陆坡、南沙海槽、冲绳海槽等可能存在天然气水合物，据估计我国南海陆坡和海槽沉积物中的水冲绳海槽等可能存在天然气水合物，据估计我国南海陆坡和海槽沉积物中的水合物可以满足今后数百年的需求。合物可以满足今后数百年的需求。20072007年我国在南海海域首次获得天然气水合年我国在南海海域首次获得天然气水合物样品。物样品。天然气水合物的勘探方法天然气水合物的勘探方法
26、（1 1）地震勘探方法）地震勘探方法 实质就是发现实质就是发现BSRBSR（海底地震反射层）（海底地震反射层）（2 2）钻孔取芯及室内分析技术钻孔取芯及室内分析技术 -证明证明NGH的最直接和最直观的方法的最直接和最直观的方法（3 3）测井技术）测井技术-特征信号特征信号温度温度压压力力改变相平衡条件改变相平衡条件天然气水合物的开发思路天然气水合物的开发思路基本原理：基本原理：连续改变天然气水合物的存在条件或相平衡条件连续改变天然气水合物的存在条件或相平衡条件降降 压压热热 激激 发发 化学药剂化学药剂 发展趋势：多种原理和方法联合开采发展趋势：多种原理和方法联合开采天然气水合物天然气水合物气
27、体气体热或化学药剂连续注入热或化学药剂连续注入水合物分解水合物分解随着气体开采储层压力降低随着气体开采储层压力降低天然气水合物开采进程天然气水合物开采进程1968年，前苏联年，前苏联成功开发成功开发麦索亚哈天然气水合物藏麦索亚哈天然气水合物藏1972年，美国从阿拉斯加取得年，美国从阿拉斯加取得岩心岩心；1995年，美国在布莱克海底年，美国在布莱克海底取取海洋岩心海洋岩心；1999年，日本在近海年，日本在近海试采成功试采成功；2002年，日本在加拿大西北年，日本在加拿大西北试采成功试采成功。加拿大马更歇水合物试采井加拿大马更歇水合物试采井海底沉积物中天然气水合物岩心海底沉积物中天然气水合物岩心主
28、要海洋非油气类资源主要海洋非油气类资源固体矿产固体矿产深海生物基因深海生物基因近海底多参量探测近海底多参量探测 直视探测取样直视探测取样保真取样技术保真取样技术现场实验技术现场实验技术 海洋非油气资源及其开发技术海洋非油气资源及其开发技术锰结核富钴结壳热液硫化物海洋能海洋能深拖系统获得的海底锰结核图像深拖系统获得的海底锰结核图像海洋非油气类资源开发的国内外发展现状海洋非油气类资源开发的国内外发展现状海洋多金属调查研究和试开采的技术海洋多金属调查研究和试开采的技术 -多波束回声探测仪，可以绘制海底地形地貌多波束回声探测仪，可以绘制海底地形地貌 -拖曳式观察系统可以在海底遥控摄制照片和拖曳式观察系
29、统可以在海底遥控摄制照片和录象录象 -潜水深度分别可达潜水深度分别可达65006500米和米和1000010000的载人和的载人和无人遥控潜水器可以在海底进行勘探、调查和无人遥控潜水器可以在海底进行勘探、调查和取样取样 -水力升举式采集系统可解决深海多金属结核水力升举式采集系统可解决深海多金属结核由海底提升到海面的复杂技术问题由海底提升到海面的复杂技术问题我国于我国于19951995年开始在太平洋运用年开始在太平洋运用60006000米深拖系米深拖系统进行海底锰结核的调查工作，并取得了非常统进行海底锰结核的调查工作，并取得了非常有价值的资料有价值的资料电视抓斗抓取的富钴结壳（电视抓斗抓取的富钴
30、结壳（500kg )500kg )海洋非油气类资源开发的国内外发展现状海洋非油气类资源开发的国内外发展现状 富钴结壳是海底最重要的固体矿产资源富钴结壳是海底最重要的固体矿产资源之一，主要分布在之一，主要分布在800-3000800-3000米的起伏较米的起伏较大的海山、岛屿斜坡或丘陵地带。大的海山、岛屿斜坡或丘陵地带。 钴结壳与多金属结核相比，开采较易，钴结壳与多金属结核相比，开采较易，冶炼过程相似。据预测，其生产的利润冶炼过程相似。据预测，其生产的利润率可能高于多金属结核率可能高于多金属结核。海洋非油气类资源开发的国内外发展现状海洋非油气类资源开发的国内外发展现状 对富钴结壳的调查开始于八十
31、年代，并对富钴结壳的调查开始于八十年代，并成为大洋矿产资源勘探和研究的热点。成为大洋矿产资源勘探和研究的热点。德、法、前苏联、印度、日本等国家均德、法、前苏联、印度、日本等国家均对这种矿床进行了调查。对这种矿床进行了调查。 19861986年年9 9月，日本科技厅启用月，日本科技厅启用“深海深海20002000” ”号载人深潜器从海底山的斜坡上采集号载人深潜器从海底山的斜坡上采集“钴华矿床钴华矿床”，并调查沉积物的分布范围，并调查沉积物的分布范围。海洋非油气类资源开发的国内外发展现状海洋非油气类资源开发的国内外发展现状 针对富钴结壳在国际海底的赋存状况，针对富钴结壳在国际海底的赋存状况，“九五
32、九五”期间我国利用多金属结核调查期间我国利用多金属结核调查专项基金在麦哲伦和中太平洋海山区进专项基金在麦哲伦和中太平洋海山区进行了三个航次的富钴结壳资源靶区地质行了三个航次的富钴结壳资源靶区地质地球物理初步调查，调查显示靶区具有地球物理初步调查，调查显示靶区具有潜在资源前景潜在资源前景。热液硫化物热液硫化物探测、取样技术探测、取样技术海洋非油气类资源开发的国内外发展现状海洋非油气类资源开发的国内外发展现状热液矿床有固体状和软泥状两种，主要热液矿床有固体状和软泥状两种，主要形成在洋中脊形成在洋中脊海底正在张开的裂谷中，海底正在张开的裂谷中，水深一般在水深一般在25002500米左右。米左右。热液
33、矿床的发现始于热液矿床的发现始于19481948年。年。19731973年年- -19741974年美国和法国联合用潜水器在大西年美国和法国联合用潜水器在大西洋中脊进行调查，发现了两块热液矿床洋中脊进行调查，发现了两块热液矿床。海洋非油气类资源开发的国内外发展现状海洋非油气类资源开发的国内外发展现状19781978年年2 2月开始，美国、法国、墨西哥又使用月开始，美国、法国、墨西哥又使用深潜器深潜器“阿尔文阿尔文”号、号、“西亚纳西亚纳”号等，对东号等，对东太平洋海隆进行调查，在好几处发现了体积巨太平洋海隆进行调查，在好几处发现了体积巨大的块状热液矿床。其后，美国首先提出了它大的块状热液矿床。
34、其后，美国首先提出了它的开发计划，的开发计划，1990-19991990-1999为开发实验阶段，为开发实验阶段，20002000年为批准采矿计划，年为批准采矿计划，2000-20202000-2020年为采矿年为采矿和生产阶段。日本也投资和生产阶段。日本也投资220220亿亿-230-230亿日圆建亿日圆建造了能下潜造了能下潜60006000米的深潜器，专门用于调查。米的深潜器，专门用于调查。我国我国20072007年大洋调查航次首次发现。年大洋调查航次首次发现。海洋非油气类资源开发的国内外发展现状海洋非油气类资源开发的国内外发展现状l用于调查和勘探、采样的潜水器（载人用于调查和勘探、采样的
35、潜水器（载人或无人）或无人）l深海采矿设备的研制深海采矿设备的研制l流体提升式采矿系统的研究流体提升式采矿系统的研究l适合于深海环境的新型材料的研究适合于深海环境的新型材料的研究l遥控技术的研究与应用遥控技术的研究与应用 国内外技术发展现状和趋势l 深海运载器朝着综合技术体系化方向发展，功能日益完善深海运载器朝着综合技术体系化方向发展，功能日益完善l 美国保持着深海运载器技术发展和应用的领先地位美国保持着深海运载器技术发展和应用的领先地位20,000 ft15,000 ft潜水器技术的发展潜水器技术的发展潜水器的分类潜水器的分类 载人潜水器（载人潜水器（Manned SubmersiblesM
36、anned Submersibles） 无人潜水器（无人潜水器（Unmanned Underwater VehiclesUnmanned Underwater Vehicles），主要包括遥），主要包括遥控潜水器（控潜水器（ROVROV）和自治水下机器人（）和自治水下机器人（AUVAUV） 混合型潜水器（混合型潜水器（Hybrid VehiclesHybrid Vehicles） 潜水员运送器（潜水员运送器（Swimmer Delivery or Swimmer PropulsionSwimmer Delivery or Swimmer Propulsion） 载人潜水器载人潜水器 可分为系缆
37、潜水器、浮力舱式潜水器、可分为系缆潜水器、浮力舱式潜水器、自由自航潜水器。其中系缆载人潜水器又自由自航潜水器。其中系缆载人潜水器又有深潜球、拖航潜水器、系缆自航潜水器有深潜球、拖航潜水器、系缆自航潜水器 大多数载人潜水器属于自由自航式潜水大多数载人潜水器属于自由自航式潜水器，它自带能源，在水面和水下有多个自器，它自带能源，在水面和水下有多个自由度的机动能力，主要依靠耐压体或部分由度的机动能力，主要依靠耐压体或部分固体材料提供浮力，最大下潜深度亦可达固体材料提供浮力，最大下潜深度亦可达到到6000-7000m6000-7000m，机动性好，运载和操作也，机动性好，运载和操作也较方便较方便 主要应
38、用于海洋开发的勘探和测绘、施工期主要应用于海洋开发的勘探和测绘、施工期间的水下交通、基地人员的补给、水下系统间的水下交通、基地人员的补给、水下系统装置的安装和检修等装置的安装和检修等 在军事上，可以直接为海军军事基地、仓库在军事上，可以直接为海军军事基地、仓库建设服务，担负勘探、施工、人员输送以及建设服务，担负勘探、施工、人员输送以及设备安装和维修等工作，还可以直接参与现设备安装和维修等工作，还可以直接参与现代水雷战，完成潜艇救生和水下救捞等任务代水雷战，完成潜艇救生和水下救捞等任务 载人潜水器载人潜水器载人潜水器的特点载人潜水器的特点 载人潜水器的研制费用非常昂贵，且由载人潜水器的研制费用非
39、常昂贵，且由于水下系统涉及专业操作人员，因此其于水下系统涉及专业操作人员，因此其操作使用和维护费用极高。此外，其水操作使用和维护费用极高。此外，其水下动力源为自带能源，因此一次下水的下动力源为自带能源，因此一次下水的运行、作业时间极其有限运行、作业时间极其有限无人潜水器无人潜水器 无人潜水器以是否带缆可以分为无人有无人潜水器以是否带缆可以分为无人有缆潜水器和无人无缆潜水器缆潜水器和无人无缆潜水器 无人有缆潜水器可归纳为带缆自由航行无人有缆潜水器可归纳为带缆自由航行、海底爬行、拖航三大类，其中以带缆、海底爬行、拖航三大类，其中以带缆自由航行式潜水器为最多自由航行式潜水器为最多 无人潜水器的主要用
40、户是海洋石油和天无人潜水器的主要用户是海洋石油和天然气工业，其次是军事部门，还有科学然气工业，其次是军事部门，还有科学研究研究 无人带缆潜水器无人带缆潜水器 带缆自由航行潜水器带缆自由航行潜水器90%90%以上是用于完成观察和以上是用于完成观察和视像摄影的记录工作，水下作业任务的比重在逐视像摄影的记录工作，水下作业任务的比重在逐步提高。由水面母船上的工作人员通过连接潜水步提高。由水面母船上的工作人员通过连接潜水器的脐带提供动力，操纵或控制潜水器，通过水器的脐带提供动力，操纵或控制潜水器，通过水下电视、声纳等专用设备进行观察，还能通过机下电视、声纳等专用设备进行观察，还能通过机械手，进行水下作业
41、械手，进行水下作业 海底爬行式潜水器主要用于完成海底推土、挖沟、海底爬行式潜水器主要用于完成海底推土、挖沟、检查以及海底的一些操作作业检查以及海底的一些操作作业无人带缆潜水器 拖航潜水器用于军事目的的和科学研究的居多，主要用作观察识别定位、搜索、细致测绘、取水样、放射性测量等。在科学研究方面，主要是用在地质、地球物理方面的研究以及大面积的搜索和水质分析、生物取样、地质取样、生物测定、海底资源的探察和研究 遥控潜水器（ROV）的特点 由于ROV不危及人身安全，建造、使用维修费用低廉，动力大多数由母船提供，因此理论上在水下的工作时间可以任意长，同时通过电缆传输指令和信息，所以ROV是目前发展得最快
42、的一种潜水器。但是，电缆缠绕问题是造成其丢失的重要原因无人无缆潜水器 无人无缆潜水器是一种水下智能化装置，也称水下机器人（AUV）。主要用于军事目的，完成海洋传导性、温度和压力剖面测绘。也做一些尾流扰动测量、冰下声学剖面特性测绘工作等。在科学研究方面，主要用作活动的水声平台，亦兼作水下程序控制系统的研究 无人无缆潜水器的特点 AUV发展至今尚存在以下几个主要问题尚未解决，一是由于在水中无法传输电波，而水下声波传送速度较低，因此在母船上无法实时看到水下摄像机所摄取的图像；二是无法从母船上直接遥控操作；三是由于水下自带能源的能量密度较低，导致AUV水下工作时间极其有限。以上三个方面，尤其是能源问题
43、，是制约AUV向实用阶段发展的主要因素 载人潜水器、ROV、AUV的比较 艇艇员员脐带电脐带电缆缆动力源动力源操控方操控方式式主要功能主要功能工作工作时间时间国内发国内发展情况展情况是否国是否国际封锁际封锁载载人人潜潜水水器器有有无无自带能自带能源源艇员操艇员操控控观察、摄像、探观察、摄像、探测、取样、作业测、取样、作业很短，约很短，约几小时几小时无大深无大深度度是是ROV无无有有电缆供电缆供电电水面遥水面遥控控观察、摄像、探观察、摄像、探测、取样、作业测、取样、作业理论上任理论上任意长意长无大深无大深度度是是AUV无无无无自带能自带能源源预设程预设程序序测绘、摄像、探测绘、摄像、探测测很短，
44、约很短，约几小时几小时有有是是深海运载器朝着综合技术体系化方向发展，深海运载器朝着综合技术体系化方向发展，功能日益完善功能日益完善l 美国、日本、俄罗斯、法国等发达国家目前已经拥有了从先进的美国、日本、俄罗斯、法国等发达国家目前已经拥有了从先进的水面支持母船，到可下潜水面支持母船，到可下潜30003000米米1100011000米的深海运载器系列装备，米的深海运载器系列装备，包括有深海遥控潜水器、自治水下机器人、载人潜水器、深海工作站包括有深海遥控潜水器、自治水下机器人、载人潜水器、深海工作站和深海资源开采机器人等所构成的技术装备体系，实现了装备之间的和深海资源开采机器人等所构成的技术装备体系
45、，实现了装备之间的相互支持、联合作业、安全救助，能够顺利完成水下调查、搜索、采相互支持、联合作业、安全救助，能够顺利完成水下调查、搜索、采样、维修、施工、救捞等使命任务，充分发挥了综合技术体系的作用样、维修、施工、救捞等使命任务，充分发挥了综合技术体系的作用 法国：法国：IFREMERIFREMERCoastal AUV Nautile HOV Victor 6000 ROV l 美国美国Woods HoleWoods Hole海洋研究所的海洋研究所的AlvinAlvin载人潜水器（载人潜水器（45004500米）、米）、ABEABE自治水自治水下机器人（下机器人（30003000米）、米）、
46、JasonJason遥控潜水器（遥控潜水器（65006500米）在深海勘查和研究中以米）在深海勘查和研究中以其技术先进性和高效率应用而著称其技术先进性和高效率应用而著称l 目前美国目前美国Woods HoleWoods Hole在积极开展新型深海运载器的研发，如在积极开展新型深海运载器的研发，如New AlvinNew Alvin载人潜水器（载人潜水器（65006500米）、米）、SENTRYSENTRY自治水下机器人（自治水下机器人（60006000米）、米）、HROVHROV混合式混合式潜水器（潜水器（1100011000米）米） 美国保持着深海运载器技术发展和应用的领先地位美国保持着深海
47、运载器技术发展和应用的领先地位 美国：美国：WHOIWHOI Alvin DSVABE AUVREMUS AUVJason II ROVSetry AUV美国：美国：WHOI Jason IIWHOI Jason II美国：美国：WHOI Jason IIWHOI Jason IIGhostbuster高温热液高温热液化学传感器化学传感器Geochemistry 原位地球原位地球化学探测器化学探测器 Major Pair 热液采样器热液采样器 作业工具触发油缸作业工具触发油缸Gas-tight 热液气密热液气密采样器采样器布置在美国布置在美国AlvinAlvin载人潜水器采样篮上的作业工具载人
48、潜水器采样篮上的作业工具随潜随潜地磁仪地磁仪 Niskin分层采水器分层采水器美国：美国：WHOIWHOISpray Glider 美国：美国：WHOIWHOIHROVHROV in AUV mode (left) and HROV in AUV mode (left) and ROV mode (bottom)ROV mode (bottom)美国：美国：WHOIWHOIHROV美国：美国：WHOIWHOIHROV Operational sequence of ROV modeMBARI的Tiburon号ROV Electric Vehicle Small Hydraulic System
49、 (2.5 gpm3000psi) 4000m Operating Depth 150 lbs. Science Payload 15kw of Power 1.5 Knot Maximum Speed (on surface) Estimated .25 Knots at Depthl 美国除发展深海科学探测和资源勘探开发的无人装备技术外，美国除发展深海科学探测和资源勘探开发的无人装备技术外，开始规划分阶段地进行居住型载人深海空间站的研究与建设，包开始规划分阶段地进行居住型载人深海空间站的研究与建设，包括固定式海底基地和移动式载人平台，首期潜深仅约括固定式海底基地和移动式载人平台，首期潜深仅
50、约200m200m、自持、自持力力3030天，载天，载1515人人 美国保持着深海运载器技术发展和应用的领先地位美国保持着深海运载器技术发展和应用的领先地位日本深海潜水器技术处于世界领先水平日本深海潜水器技术处于世界领先水平l 日本在海洋研发方面重点在深海潜水器计划，其水下技术处于世界领日本在海洋研发方面重点在深海潜水器计划，其水下技术处于世界领先水平，国家投入巨资支持其国家水下技术中心先水平，国家投入巨资支持其国家水下技术中心(JAMSTEC)(JAMSTEC)的发展，并建的发展，并建设了水面母船支持的多类型深海潜水器，其拥有的无人遥控潜器最大工作设了水面母船支持的多类型深海潜水器，其拥有的
