海洋工程裝備關(guān)鍵技術(shù)和支撐技術(shù)分析

陳永東 陸海波 張洋

摘要：隨著地球上陸地資源的逐漸稀缺，人口的劇增，許多不可再生資源的減少，世界各國(guó)都將目標(biāo)投向了從未探索過的神秘領(lǐng)域——海洋。隨著資源局勢(shì)的不斷嚴(yán)峻化，海洋已經(jīng)成為全球油氣資源的重要接替區(qū)域，因此，目前我國(guó)已經(jīng)將開發(fā)海洋油、氣資源，特別是深海領(lǐng)域的自然資源作為我國(guó)首要發(fā)展戰(zhàn)略。那么，研究開發(fā)高端海洋工程裝備成為當(dāng)前首要目標(biāo)，我國(guó)多地已經(jīng)開始大力扶持新型海洋工程裝備技術(shù)產(chǎn)業(yè)，鼓勵(lì)企業(yè)和地方努力創(chuàng)新，為我國(guó)開辟海洋工程裝備的新篇章。本文主要講述海洋工程裝備的現(xiàn)狀及技術(shù)分析，并提出幾點(diǎn)合理建議。

關(guān)鍵詞：海洋工程裝備；研發(fā)技術(shù)；支撐技術(shù)

正文

目前看來，我國(guó)在深海領(lǐng)域的技術(shù)探測(cè)已初見成效，開發(fā)研制出不少新型海洋工程裝備，為我國(guó)在深海領(lǐng)域的探測(cè)和開發(fā)提供很大的幫助。

一、海洋工程裝備的關(guān)鍵技術(shù)研究

1.1自升式鉆井平臺(tái)

升降系統(tǒng)是自升式海洋鉆井平臺(tái)最關(guān)鍵的設(shè)備，該海洋工程裝備的主要功能是可實(shí)現(xiàn)樁腿的自由升降，將樁腿下放到海底，利用樁腿支撐起船體，使其站立在海床上形成穩(wěn)固的工作平臺(tái)。該升降裝備具有在進(jìn)行鉆井工作施工過程平穩(wěn)，工作效率高并且裝備造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)因?yàn)檠b備結(jié)構(gòu)由船體、升降裝置和裝備樁腿所組成的原因，樁腿的高度是一固定值，所以就決定了該海洋工程裝備就只能在一定海洋深度內(nèi)進(jìn)行工作。

鉆井平臺(tái)鉆井設(shè)備一般采用懸臂梁式，懸臂梁式鉆井作業(yè)方式?jīng)Q定了裝置可以懸伸到外面進(jìn)行打井作業(yè)。裝置中使用的船身決定了鉆進(jìn)平臺(tái)裝置可承載的最大負(fù)荷量及自動(dòng)升降鉆井裝置的航行浮力，確保海上作業(yè)的安全性。裝置的樁腿常見三條為主，樁腿不光以長(zhǎng)度來決定海上作業(yè)的深度，更是鉆井工程的主要承載者，它肩負(fù)了平臺(tái)作業(yè)的大部分重量。裝備中使用的自動(dòng)升降裝置更是多種多樣，在大型的自動(dòng)升降鉆井平臺(tái)上多使用發(fā)電機(jī)、大型齒輪等組合而成的，而液壓式升降裝備則常見于小型鉆井平臺(tái)。

自動(dòng)升降式鉆井平臺(tái)已經(jīng)成為我國(guó)對(duì)近海資源開發(fā)的一種主要形式，目前來看，大部分鉆井平臺(tái)均使用懸臂梁式，此種方式可以在導(dǎo)管上實(shí)現(xiàn)快速修井，鉆井，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)鉆井裝備同時(shí)工作。提升了鉆井技術(shù)平臺(tái)的工作效率，也大大提升海上作業(yè)的安全性。

1.2深海半潛式鉆井平臺(tái)裝備

該類型裝備包含浮體、支撐立柱及鉆井工作平臺(tái)這三大組成部分，其中浮體的作用主要是為深海鉆井工作平臺(tái)提供浮力，維持裝備的安全，支撐立柱主要位于二者中間起到一個(gè)連接的作用，其次對(duì)深海裝備有著良好的支撐作用，至于鉆井平臺(tái)就起到放置各類鉆井設(shè)備及器材工具，同時(shí)也為深海資源探測(cè)人員提供生活平臺(tái)。半潛式鉆井裝備的主要優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)具有受環(huán)境影響因素較小，有著較好的穩(wěn)定性能，這是因?yàn)樵撗b備在施工進(jìn)行時(shí)可以自由選擇出海高度，鉆井作業(yè)深度，且它工作時(shí)只有支撐立柱這一部分暴露在水面上，以此來承受大部分海浪的沖擊，提高了深海作業(yè)的安全性。但該鉆井設(shè)備同樣存在不足，因?yàn)楣ぷ魃疃鹊奶厥庑詻Q定了鉆井平臺(tái)需要極高水平的動(dòng)力和能源系統(tǒng)，同時(shí)，除了勘測(cè)和鉆井設(shè)備需要消耗大部分能源外，工作平臺(tái)上一些維持裝備運(yùn)行和人員生活的電力裝備、救生消防系統(tǒng)同樣需要消耗大量的能源，這就提高了該海洋工程裝備的能源消耗總功率。隨著陸地資源的緊缺，人們對(duì)深海領(lǐng)域資源的逐漸重視，半潛式鉆井平臺(tái)已經(jīng)成為我國(guó)深海水域勘察探測(cè)的主要方式。目前隨著技術(shù)的研發(fā)，我國(guó)的半潛式鉆井平臺(tái)裝置已經(jīng)得到極大的發(fā)展，比如可以面對(duì)更加更加惡劣的海洋生態(tài)情況，鉆井平臺(tái)結(jié)構(gòu)趨向最優(yōu)化等特點(diǎn)。

1.3浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝備

該裝備主要由可拋錨較深的大型儲(chǔ)運(yùn)型油輪構(gòu)成，它主要包括系泊系統(tǒng)、油輪船身、石油卸載等幾部分。該裝備的主要工作流程包含深海采油、資源處理、原油整合處理、資源的運(yùn)輸卸載幾點(diǎn)。浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝備以其投資較少，見效周期短以及可重復(fù)利用的特點(diǎn)而被廣泛使用于深海領(lǐng)域的原油勘測(cè)與開發(fā)。

1.4海洋工程作業(yè)船

這種海洋研發(fā)設(shè)備，能夠從鉆井平臺(tái)設(shè)備中分離出去，獨(dú)立的完成海洋工程作業(yè)，隨著深海資源勘探的行業(yè)迅速發(fā)展，海洋工程作業(yè)船也得到了飛速的發(fā)展，作業(yè)船的勘探地域已經(jīng)逐漸從淺海領(lǐng)域發(fā)展到了深海領(lǐng)域，并逐漸趨向于智能化和功能的多樣化，船只類型也變得多種多樣。

二、海洋工程裝備支撐技術(shù)

2.1動(dòng)力定位系統(tǒng)

動(dòng)力定位系統(tǒng)作為海洋工程裝備技術(shù)中的主要支撐技術(shù)之一，發(fā)揮著不可替代的重要作用。它為以上海洋工程裝備提供了較強(qiáng)的技術(shù)支持，為裝備提供動(dòng)力，增強(qiáng)裝備的工作效率。

2.2深水錨系統(tǒng)

深水錨系統(tǒng)同樣作為海洋工程裝備技術(shù)研究中的主要支撐技術(shù)之一，它又細(xì)分為柔性和剛性這兩種錨系形式，該系統(tǒng)主要使用合成纖維纜索，具有重量大，彈性優(yōu)良，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

三、相關(guān)改革措施

3.1完善相關(guān)體系

因?yàn)楹Ｑ蠊こ淘O(shè)備作為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，尚未具有完善的技術(shù)、資金、

管理和相關(guān)技術(shù)人才支撐系統(tǒng)。所以政府和企業(yè)要在平常注意培養(yǎng)該方面的相關(guān)技術(shù)骨干，提高技術(shù)水平。

3.2加強(qiáng)海洋環(huán)境的保護(hù)

進(jìn)行深海資源的探測(cè)勢(shì)必會(huì)影響海洋生物的生活環(huán)境，因此，在使用深海工程裝備時(shí)要注意對(duì)海洋生物的保護(hù)，不可盲目進(jìn)行開采活動(dòng)。在每次進(jìn)行深海工程作業(yè)前要提前制定合理計(jì)劃，對(duì)所有可能對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成破壞的行為進(jìn)行改進(jìn)，提升所有作業(yè)人員的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，加強(qiáng)海洋環(huán)境保護(hù)的監(jiān)管制度。

3.3提升研發(fā)支持力度

世界各國(guó)都在為深海領(lǐng)域的資源勘測(cè)而努力，所有我國(guó)應(yīng)當(dāng)重視海洋工程裝備的技術(shù)研發(fā)，人民要支持，政府要加大財(cái)政方面的金額支持力度，確保我國(guó)在技術(shù)領(lǐng)域不落后，不斷創(chuàng)新，為我國(guó)海洋工程研發(fā)貢獻(xiàn)力量。

結(jié)束語(yǔ)

海洋技術(shù)工程裝備的研發(fā)程度，直接或間接體現(xiàn)的一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力，目前看來，海洋工程設(shè)備作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，具有良好的發(fā)展前景，雖然我國(guó)目前在某些技術(shù)領(lǐng)域落后于其他國(guó)家，但只要不斷的創(chuàng)新發(fā)展，使技術(shù)水平進(jìn)一步提高，努力縮小我國(guó)與其他國(guó)家在深海領(lǐng)域工程裝備上的研發(fā)進(jìn)度，直至超越，從而全面提升我國(guó)的海洋工程裝備技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：西伯瀚（上海）海洋裝備科技有限公司）