近日，由清华大学深圳国际研究生院海洋工程研究院和中海油深圳海洋工程技术服务有限公司联合研发的世界首套水下偏振光原位清洁度测量仪在中国南海1000米深水油气工程中试验成功，实现了流体颗粒物定性分类和定量精确分析。

仪器实物图

设计图（无渲染）

       目前，深水油气田开发一般采用“水下生产系统+浮式生产装置”模式，浮式生产装置通过脐带缆向水下生产系统输送控制液，通过液体压力来远程控制阀门的关闭和开启，而控制液的清洁度直接影响水下生产系统的高效运行和使用寿命，充分的冲洗和控制液清洁度的准确检测，可有效预防系统发生故障，保障国家能源安全。传统国内水下生产系统控制液的清洁度测量大部分依靠理论计算，无法对控制液冲洗结果进行取样和测试，小部分测量依赖国外公司掌握的控制液真空管取样技术，但也只能在陆地实验室采用显微镜法化验，样本有二次污染风险而且检测费用高昂。

       对此，深圳国际研究生院海洋工程研究院与中海油深圳海洋工程技术服务有限公司以联合党建为平台，建立“产学研用”机制，以需求为指引，以水下生产系统控制液原位光学检测为目标，建成水下偏振光原位清洁度测量仪自主研发设计、产品制造、测试验证及示范应用全链条，设计出由光学系统、电机系统、激光器、光电转换模块、电路系统组成的测量仪器，并实现全部技术具有自主知识产权、零部/元器件100%国产。   

ROV操控屏幕中的仪器水下下放图（左）和仪器现场工作图

       团队从水下声光电磁全知识领域梳理和验证，最终水下的偏振光原理成为该技术的基础理论。为了将理论变为可以入水的工程样机，团队根据水下偏振光理论基础设计出由光学系统、电机系统、激光器、光电转换模块、电路系统组成的仪器，并利用样液反复测试其测试结果。为了更好地进行解读和读数，团队还建立了AI模型，用机器分类和计数替代人工，采用单颗粒测量法来定量描述控制液粒子的类型、数量、比例，攻克深水低温高压条件下0.5微米以上粒径颗粒检测的难题，实现对控制液清洁度、颗粒物种类的变化趋势进行动态监测，具有智能识别、精确分类等优势，同时具备抗污损、自供电、自检测、数据自存储等功能，适合定点长期检测，为快速、高效、准确的海管清洁度监测提供了新工具和新思路。团队在完成下放应用回收的方案后，建成水下偏振光原位清洁度测量仪自主研发设计、产品制造、测试验证及示范应用全链条技术。该研究打破国外控制液真空管取样检测的思维模式，首次提出光学原位检测技术，为水下生产系统的可靠设计提供了基础数据，为系统的精准评估、安全运维提供了重要工具。

       清华大学深圳国际研究生院副教授廖然团队长期从事海洋颗粒物分类探测研究，期间受到了崂山实验室主任吴立新院士主持的国家基金委重大仪器项目、清华大学深圳国际研究生院马辉教授主持的国家重点研发项目支持。深圳国际研究生院海洋工程研究院副院长段梦兰教授牵头组织了深海试验，中海油深圳海洋工程技术服务有限公司深水技术服务中心经理王杰文、副经理高磊实施了深海试验。

素材/图片：廖然

部分参考来源：南方+