管窺我國(guó)海洋石油勘探裝備開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展

張慶鋒

摘 要：海洋蘊(yùn)含著非常豐富的石油和額天然氣資源，對(duì)于海洋資源的開采也是未來(lái)能源發(fā)展的主要趨勢(shì)。我國(guó)海洋石油勘探技術(shù)和額設(shè)備方面都與國(guó)際水平有一定的差距，隨著海洋石油開采的要求不斷提高，對(duì)勘探技術(shù)和裝備專業(yè)程度也有了新的需求。本文主要分析目前我國(guó)海洋石油開采裝備的現(xiàn)狀，分析未來(lái)海洋石油勘探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)我國(guó)石油勘探發(fā)展有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：海洋；石油勘探；裝備開發(fā)；

文章編號(hào)：1674-3520（2015）-08-00-02

海洋資源逐漸成為能源開發(fā)的必然選擇，我國(guó)目前也已經(jīng)開發(fā)了五十多個(gè)海上油氣田，國(guó)際海洋鉆井深度超過(guò)3000m，深水開發(fā)成為可能。隨著海洋資源開發(fā)的發(fā)展，海洋石油勘探裝備和技術(shù)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。海上油氣田主要設(shè)施根據(jù)水深等進(jìn)行選擇，目前很多海上平臺(tái)已接近使用年限，正面臨大量淘汰的情況。另外，我國(guó)海上石油勘探裝備與世界水平相比還比較弱，未來(lái)想要在海上資源取得進(jìn)一步的發(fā)展，就比對(duì)開發(fā)技術(shù)和開發(fā)裝備進(jìn)行研究。

一、海上石油開發(fā)形勢(shì)

（一）海洋石油資源分布

世界海洋石油資源相當(dāng)豐富，全球石油總量大約有45%在海洋可開采范圍。近幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的需求越來(lái)越大，世界范圍內(nèi)對(duì)海上石油資源和天然氣資源的開發(fā)速度也餓在不斷增長(zhǎng)。海洋對(duì)于能源開發(fā)來(lái)說(shuō)還存在巨大的可能性，還有不少海洋區(qū)域沒(méi)有得到開發(fā)或充分開發(fā)，深層海洋部分的開發(fā)也是近幾年逐步開始的。在已開發(fā)的海上油田中，受到海洋環(huán)境的限制，海上油氣田的開采率也有待提升，這些都說(shuō)明未來(lái)海上石油開采的技術(shù)和裝備需要得到更大的發(fā)展。

（二）海洋資源開發(fā)投入不斷增加

海洋資源逐漸成為能源開發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng)，意識(shí)到這一趨勢(shì)，海上油氣資源的開發(fā)投資正以每年約20%的速度增長(zhǎng)，在未來(lái)的5年里，海洋資源開發(fā)投資累計(jì)將增加約60%，可見(jiàn)對(duì)于海洋資源開發(fā)的重視程度。同樣的，隨著海洋資源開發(fā)投入不斷增加，海洋資源產(chǎn)出量也在不斷增加。

（三）我國(guó)海上油氣開發(fā)的成果

我國(guó)海洋面積大約在三百萬(wàn)平方公里，其中在渤海、南黃海和東海等地區(qū)分布著大約一百三十萬(wàn)平方公里的大陸架，蘊(yùn)含著豐富的油氣資源，根據(jù)近年對(duì)石油資源的評(píng)估，儲(chǔ)量超過(guò)200億噸。三大石油公司在海上已經(jīng)開發(fā)了超過(guò)50個(gè)油氣田，年產(chǎn)量高達(dá)三千萬(wàn)噸。

二、海洋石油開發(fā)主要裝備

（一）導(dǎo)管架平臺(tái)

導(dǎo)管架平臺(tái)有平臺(tái)甲板和其他基礎(chǔ)構(gòu)建組成。平臺(tái)甲板一般用來(lái)荷載海上油氣開采機(jī)械設(shè)備，與下層甲板立柱構(gòu)成。平臺(tái)甲板一般要安放井架、絞車、鉆具和直升機(jī)平臺(tái)等，而下層則主要是固井裝備和防噴器等。

（二）順應(yīng)塔平臺(tái)

與固定平臺(tái)類似，都是起支撐水面上設(shè)施的鋼架結(jié)構(gòu)。順應(yīng)塔平臺(tái)采用了類似漂浮式結(jié)構(gòu)，能夠隨著水流和風(fēng)載運(yùn)動(dòng)。順應(yīng)塔通過(guò)人為降低剛度，自鎮(zhèn)周期大于30s，能夠很好的避免與大規(guī)模波浪形成共振。目前順應(yīng)塔平臺(tái)主要有拉索式、鉸接式和樁式。

（三）張力腿平臺(tái)TLP

在第一代傳統(tǒng)張力腿平臺(tái)的基礎(chǔ)上，目前第二代已經(jīng)形成三個(gè)系列海星平臺(tái)單柱系列，MOSES系列和延伸式平臺(tái)系列。張力腿平臺(tái)優(yōu)點(diǎn)主要是運(yùn)動(dòng)性能方面，能夠抵抗較為惡劣的海上環(huán)境，造價(jià)也更加合理，相比較于固定式平臺(tái)更加靈活，海上平臺(tái)的搭建也更加方便。

（四）立柱式平臺(tái)

立柱式平臺(tái)已經(jīng)發(fā)展到了蜂巢式平臺(tái)的形態(tài)結(jié)構(gòu)，但也有還在使用架構(gòu)式平臺(tái)。立柱式平臺(tái)大多用于干樹平臺(tái)采油，本身帶有一定的儲(chǔ)量，通過(guò)輸油管道向外輸出也更加方便。另外立柱式平臺(tái)具有系泊系統(tǒng)，主要使用的是半張緊系泊系統(tǒng)，有上下段的錨鏈和中間的鋼纜構(gòu)成。

（五）漂浮式產(chǎn)儲(chǔ)油裝置FPSO

漂浮式產(chǎn)儲(chǔ)油裝置主要有模塊、船體和系泊系統(tǒng)構(gòu)成，其組成決定了功能特性。上不模塊通常對(duì)油氣生產(chǎn)的污水進(jìn)行處理，船體用來(lái)存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)處理的原有，系泊系統(tǒng)則將船體連接起來(lái)，運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)大風(fēng)、海浪和洋流情況下的使用。漂浮式產(chǎn)儲(chǔ)油裝置涉及到多項(xiàng)技術(shù)，也是海上采油工作的重要設(shè)施，更加適用于深海資源開發(fā)。

（六）半潛式生產(chǎn)平臺(tái)

半潛式生產(chǎn)平臺(tái)主要應(yīng)對(duì)海洋條件非常惡劣的環(huán)境，荷載可變性強(qiáng)，外形和結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，為了應(yīng)對(duì)惡劣的生產(chǎn)環(huán)境通常會(huì)采用高強(qiáng)度的鋼材建造。

（七）BPS聲學(xué)二次定位設(shè)備

BPS聲學(xué)二次定位系統(tǒng)是GPS定位和聲學(xué)定位結(jié)合的一種水下定位系統(tǒng)，針對(duì)海底電纜拖拽和電纜地震系統(tǒng)組合工作設(shè)計(jì)的海上石油勘探設(shè)備。BPS聲學(xué)二次定位設(shè)備主要由差分GPS接收機(jī)、水聲換能器、應(yīng)答器和編碼器等組成。差分GPS可以提高水聲基站水平定位精度，也為整個(gè)定位系統(tǒng)提供更高精度的時(shí)間基準(zhǔn)。核心主控計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)接收和處理GPS數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。能夠定位解算現(xiàn)實(shí)，記錄定位軌跡和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，按照定位區(qū)域的特點(diǎn)設(shè)計(jì)較為優(yōu)化的作業(yè)方案，同時(shí)還具備自動(dòng)診斷和數(shù)據(jù)事后的處理功能。BPS聲學(xué)二次定位設(shè)備解決了聲納、聲學(xué)信號(hào)處理、粗差探測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)難題，多次實(shí)驗(yàn)證明設(shè)備精度可靠，滿足前海過(guò)渡帶和電纜二次定位的要求。

三、我國(guó)海洋石油裝備面臨的挑戰(zhàn)

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，資源開采技術(shù)得到了很大的提升，但是就海洋資源開采而言，還存在很多不足之處，技術(shù)突破和設(shè)備開發(fā)也都面臨不小的挑戰(zhàn)。

（一）海洋石油裝備的專業(yè)化難以突破

與西方先進(jìn)技術(shù)相比，我國(guó)在海洋石油開采設(shè)備制造方面技術(shù)還比較落后，且專業(yè)化也比較低。除此之外，海洋石油開采裝備制造比較分散，沒(méi)有形成集團(tuán)化形式，企業(yè)對(duì)于技術(shù)突破方面的投入也不足，創(chuàng)新意識(shí)不足使得很難在專業(yè)方面實(shí)現(xiàn)突破。比如說(shuō)美國(guó)NOV公司，專注于石油開采裝備的研發(fā)與制造，技術(shù)范圍不但覆蓋了常規(guī)的陸地開采和特殊地區(qū)開采，更對(duì)海上開采和海下開采也進(jìn)行全面研究，其規(guī)?；邪l(fā)模式能夠更快更好的發(fā)現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，研發(fā)投入的保障也讓新技術(shù)突破更加迅速。

（二）海洋石油裝備形式單一

我國(guó)在海上采油設(shè)備的使用方面不是很理想，油氣鉆采裝置僅僅37座，而且導(dǎo)管架、自升裝置等結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，功能也不夠全面，很難應(yīng)付復(fù)雜的海上環(huán)境。

（三）海上開采裝備適應(yīng)性不強(qiáng)，鉆井能力不足

隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，海洋油氣開采已經(jīng)漸漸向著3000m水深發(fā)展，海洋鉆井設(shè)備的提升能力也達(dá)到12000kN，鉆井深度更是超過(guò)萬(wàn)米。我國(guó)海洋石油開采還沒(méi)有涉及到深水水域，勘探能力也不足500m，鉆井深度和鉆井提升能力也都與國(guó)際水平存在一定的差距。

四、我國(guó)海洋石油裝備的發(fā)展展望

（一）海洋平臺(tái)裝備的發(fā)展展望

未來(lái)海洋石油開采肯定是向著深水技術(shù)方向發(fā)展，平臺(tái)結(jié)構(gòu)也必須要能夠適應(yīng)海洋環(huán)境。近年來(lái)我國(guó)海洋石油資源開采主要集中在200m左右，長(zhǎng)時(shí)間的工作嘗試也積累了不少的平臺(tái)建造經(jīng)驗(yàn)，未來(lái)定能以很快的速度實(shí)現(xiàn)深水平臺(tái)的建造。比如我國(guó)目前正在建造的海洋石油942，中油海十號(hào)等自升式移動(dòng)平臺(tái)，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)多功能化建設(shè)。國(guó)家在相關(guān)技術(shù)研發(fā)上面也加大了投資力度，對(duì)于相關(guān)課題研究給予了一定的支持。深水鉆井關(guān)鍵技術(shù)也已經(jīng)發(fā)展到第六代，這些無(wú)不表現(xiàn)出我國(guó)海洋石油開采技術(shù)發(fā)展強(qiáng)勁的勢(shì)頭。

（二）海洋鉆井模塊發(fā)展展望

海洋鉆井模塊是海上油氣勘探及開采的重要部分，未來(lái)鉆井模塊將向著更高的功率，更高的負(fù)載，更加自動(dòng)化的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)鉆井模塊比起來(lái)，要提高可靠性和防腐蝕性，與陸地鉆井機(jī)相比還要實(shí)現(xiàn)諸多技術(shù)的突破。

（三）海洋水下鉆井裝備發(fā)展展望

海洋水下鉆井裝備是實(shí)現(xiàn)深水作業(yè)的基礎(chǔ)，海洋水下鉆井裝備主要包括海洋立管，水下井口和鉆井控制等集成系統(tǒng)。海洋水下環(huán)境復(fù)雜，對(duì)相關(guān)設(shè)備的技術(shù)要求非常高，我國(guó)在相關(guān)方面的研究起步也比較晚，但是根據(jù)陸地井口和井控研究的經(jīng)驗(yàn)，海洋水下裝備的開發(fā)研制已經(jīng)起步。為了更好的實(shí)現(xiàn)深水鉆井技術(shù)的突破和專業(yè)化，“十一五”和“十二五”期間對(duì)其進(jìn)行全面深入的研究和探索。

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