深海開發:幾多難題待解

□ 文/本刊記者 李天星

據估算，全球深水區最終潛在石油儲量高達1000億桶，深水是世界油氣的重要接替區。

對于企業來說，海洋之爭關鍵還是高新技術之爭，特別是深海技術應當屬于國家的核心競爭力。

破解瓶頸 差距也是潛力

30年來，中國海油通過對外合作逐步積累深水經驗，但實現深水油氣資源勘探開發所需要的技術、裝備、資金和隊伍等難題，使我們的深水勘探開發長期徘徊不前。挑戰多多，專家認為集中體現在四個方面：一是深水開發工程裝備缺乏；二是深海環境條件惡劣、復雜；三是深水開發工程技術的空白；四是深水油氣資源勘探開發的高技術、高風險、高投入。

伴隨著“海洋石油981”的投入使用，我國形成了以深水鉆井平臺關鍵技術為代表的深水大型裝備建造關鍵技術體系，以及深水勘探開發鉆完井關鍵技術體系，具備了進軍深水區的能力和條件。而在此之前，中國深水鉆探的最大水深僅為505米。如今，中國海洋石油工程自主開發能力也僅限于200米水深之內，與國外相比大約有10年的差距。

深海海底具有豐富的油氣資源。如南海，這片我國面積最大、油氣資源最“富”的海域，石油資源約在230億-300億噸之間，天然氣總量約為16萬億立方米，占我國油氣總資源量的1/3。但其中70%的資源，蘊藏于153.7萬平方公里的深水區域。

盡管海洋資源量巨大，但是目前由于深海勘采技術未達到要求，以及海軍實力薄弱等原因，我國仍以近海石油勘采為主，90%以上的海上石油產量來自淺海。

兆金/供圖

現階段，中國海洋石油主要采自渤海、東海、黃海等海域，對于南海的油田開發程度很低，究其原因就是中國在深海采油方面的技術力量過于薄弱，而南海地區油田普遍屬于深海油田，并且洋流復雜，不易開采。然而，越南、菲律賓、馬來西亞等國家已經在南海海域進行了大規模的開發，多次侵犯我國南海主權。因此我國亟待加大深海油氣田開發的投入。

中國深海探索起步較晚，這是不爭的事實，“在中國剛開始學會走的時候，西方發達國家早已開始跑步前進了。”據了解，中國的深海探索在“十五”計劃期間才真正提上議程，而在這5年并未取得實質性進展。

巨大的勘測難度使深海勘測一直居于地球科學的前沿。由于這種探索要求大額投入和尖端技術，非發達國家難以問津，這也成為中國發展深海探索的一個繞不過去的坎兒。

此外，我國“唯一”的深海考察船排水量是5600噸，而日本最大的大洋科考船排水量早已超過2萬噸，國外同等檔次的船也已更新到了第三代。

“有需求、沒技術”，這已成為中國深海探索領域的一個普遍存在的短板。盡管國家“十五”、“十一五”計劃都為深海技術重點立項，“但相比我國深海探索的發展需要，這仍是杯水車薪”。

現代的深海競爭，實質上是高科技的競爭，技術的嚴重短缺使中國在世界深海探索領域長期處于“失語”狀態。

早有科學家預測，深海，這片迄今為止人類知之最少的“科學盲區”，將成為繼太空之后下一個關系到人類社會發展和政治格局的重要地域。而實際上，或出于政治目的，或著眼經濟利益，或本著科研精神，世界強國早已開始了一場關于奪取未來戰略制高點的深海暗戰。

裝備制造 需要再上高端

“工欲善其事，必先利其器。”專家表示，深海的水壓大，給海上設施帶來密封、腐蝕等難題；而且海底地層的結構復雜，溫度可能低，也可能高溫；深海的災害性環境更多，對設備可靠性和人員操作能力要求更高，所以在淺海施工的鉆井船、鋪管船，在深海統統派不上用場。在“海洋石油981”等“深水利器”建造之前，中國在海洋石油開采裝備制造業上，相對處于低端。

我國海上能源工程戰略型新興產業和技術雖取得長足的進步，但與世界先進水平以及我國海上能源開發的實際需求相比還有很大差距。一是深水工程裝備差距大：2011年我國建成部分深水工程重大裝備，但距離形成系統作業和施工作業深水作業船隊還有很大差距，還遠遠不能滿足我國南海深水開發的實際需求，同時與之配套的深水作業能力還處于探索階段；二是深水油氣田勘探開發工程技術、裝備差距大：我國在建深水油氣田開發水深為1480米，而世界紀錄為2743米；三是海上應急處理技術、裝備差距大：渤海蓬萊事故，說明我們在應對海上溢油等重大事故時，裝備和技術需要繼續加強，一些特殊技術需要加強研究，如輕質油膜回收技術和裝備研制等。

“海洋石油981”填補了中國在深水鉆井特大型裝備項目上的空白，對增強我國深水作業能力，實現國家能源戰略規劃等具有重要意義。然而，我國海工企業要參與國際角逐，并占有一席之地，還需實現從做大到做強的蛻變。

業內專家認為，我國海工行業必須抓住機遇，各方合力有效互補，在地域上形成一定產業集中度和規模效應，從而提高行業競爭力。

據統計，全球超過億噸級的大油氣田的發現，深海幾乎占到了40%-45%。而我國深海面積達到70多萬平方公里，其資源量達到350億-500億噸。開發深水，是中國“十二五”乃至“十三五”期間的一項重大而艱巨的工程。

按照“十二五”規劃的安排，我國將加快近海海域和深水油氣田勘探開發。

然而，要開發深海，沒有重大裝備是不行的。過去為什么沒有開發，一個重要原因就是沒有深海的重大裝備，這樣的裝備每租用一天就是50多萬美元，全世界這樣的深水鉆井船還為數不多。

“十二五”時期是中國船舶工業和海洋石油工業大有作為的重要發展時期。海洋經濟發展已上升為國家戰略重點，中央提出“堅持陸海統籌，制定和實施海洋發展戰略，提高海洋開發、控制、綜合管理能力”的要求，為加快海洋石油工業發展提供了重要戰略機遇。同時，國家將海洋工程裝備作為高端制造業的重要組成部分納入戰略性新興產業，重點扶持。

深海開發 面臨諸多挑戰

我國南海深水環境條件惡劣，以百年一遇的風浪條件做比較，我國南海波高為12.9米，與墨西哥灣相等，是西非海域的3倍，南海表面流速和風速接近墨西哥灣的2倍。我國南海具有特有的內波流、海底地質條件復雜（包括海底滑坡、海底陡坎、濁流沉積層、碎屑流沉積等）。同時，我國南海油氣具有高粘、高凝、高含二氧化碳等特點，使深水低溫高壓環境下的遠距離油氣輸送面臨巨大挑戰。

我國海洋工程自主實踐經驗僅在200米水深之內，與國外深水海洋工程技術的飛速發展形成巨大反差，已經成為制約我國深水油氣資源開發的瓶頸。一方面，目前深水核心技術僅掌握在少數幾個國家手中，引進中存在技術壁壘；另一方面，我國南海特有的強熱帶風暴、內波等災害環境以及我國復雜原油物性及油氣藏特性，本身就是世界石油領域面臨的難題，這就決定了我國深水油氣田勘探開發工程將面臨更多的挑戰，只有通過核心技術自主研發、盡快突破深水油氣田勘探開發關鍵技術，我國才能獲得深水油氣資源勘探開發的主動權。

海上油氣開發投入高風險大。由于深海油氣勘探開發需要一整套包括技術裝備、后勤供給、安全防控在內的綜合體系，它所帶來的“高投入、高風險、高科技”的門檻讓能夠從事深海油氣勘探開發的國家和公司屈指可數。海洋石油裝備建造需要巨大資金支持，比如建設一個遠離大陸的中型深水油氣田（千萬噸級），投資約需500億-600億元人民幣。

隨著油氣勘探開發不斷向深水推進，施工難度也相應越來越高。

水深增加，要求隔水管更長、鉆井液容積更大以及設備的壓力等級更高，這使得隔水管與防噴器的重量等均大幅增加，所以必須具有足夠的甲板負荷和甲板空間；另一方面，水深增加，加之深水惡劣的作業環境，使得鉆井非作業時間增加，這對設備的可靠性要求更加苛刻—在選擇深水鉆井裝置、設備和技術時都要針對水深程度進行單獨校核。

同時，海底溫度低，但井底有可能高溫，這給鉆井作業帶來很多問題。因為在低溫環境下，鉆井液的黏度和切力大幅度上升，會導致顯著的膠凝現象發生，而且會增加形成天然氣水合物的風險。水深的增加，地層的破裂壓力梯度降低，致使破裂壓力梯度和地層孔隙壓力梯度之間的窗口較窄，極易導致井漏、井噴等復雜情況的發生。

要實現進軍深水的夢想，就必須建立完善的深水勘探開發技術體系。以勘探為例，要完成深水油氣藏資源的勘探，就需要深水裝備技術、長纜地震信號測量和分析技術、多波場分析技術、深水大型儲集識別技術及隱蔽油氣藏識別技術等綜合的工程裝備技術體系。

因此，打造一批能夠完成深水作業的“利器”，就成了承載整個深水油氣勘探開發技術體系的關鍵。

一般而言，深水勘探有幾個關鍵性因素不可忽略，即勘探理論、地質資料、深水鉆井裝備和專業團隊等。在國外，衡量一家公司是否具備深水作業能力，重要標準之一就是看該公司是否具有“被實踐證實”的深水技術。中國工程院院士曾恒一認為，中國海油在300米內水深區域的石油開采技術已達到世界先進水平，而在300米-3000米這一深水區域卻是剛剛起步，深水技術與世界先進水平相比尚有較大差距。

安全環保 必須不斷加強

“最大的風險是被忽視的隱患，最大的困難是被輕視的艱險。”我們必須清醒地意識到：深海勘探開發安全永遠不可能一勞永逸。

海洋石油具有高風險特征。一是要面對海上各種嚴重的自然災害—臺風、海嘯、地震等。如2006年墨西哥颶風中，50多座海上平臺遭受不同程度的損壞。2006年南海珍珠號臺風，造成我國南海最大油氣田停產10個月，每天損失原油2萬桶；二是海上油氣田開發中作業風險大。如2001年3月，巴西P36半潛式鉆采平臺(作業水深1350米)爆炸后翻沉。2011年，墨西哥灣BP石油公司“深水地平線”鉆井平臺發生爆炸，導致11名工人死亡，鉆井平臺沉入海底，大量原油泄漏到海洋中，海岸線受到嚴重污染。

作為世界深海勘探開發的后來者，中國海油吸取了前人的經驗和教訓。“海洋石油981”首次采用了世界最先進的本質安全型水下防噴器系統，在緊急情況下可自動關閉井口，其安全系數大大提高，能有效防止類似墨西哥灣事故的發生。

深水油氣勘探領域經驗豐富的美國，在墨西哥灣事故發生后更加重視深水作業安全，并采取了一系列措施，包括實行更為嚴格的作業標準、強化深水鉆井應急措施等。除此之外，美國政府還希望通過投資研發的手段，提升深水作業技術水平，確保深水作業的安全。

資料顯示，2011年11月22日，美國能源部（DOE）宣布資助了6個以減少超深水鉆井風險和環境保護為目的的油氣研發項目，總經費2640萬美元，研發內容包括通過改進固井、連續管修井、流量控制等技術手段預防不可控的油流，通過水下機器人進行3D激光成像實施監測與檢查，通過特殊管道間接測量多相流，建立更有效的全電動深水安全系統，以及海洋設施的優化設計等。

這些研究非常具體務實，其中一個項目就是美國能源部聯合美研究院校，對北大西洋颶風活動對氣候變化的影響進行詳細分析，目的是增加對颶風嚴重程度的了解，并設計可替換的海洋作業系統。

南海海域臺風活躍，對深水作業的安全構成了很大威脅。我國由于起步較晚，深水勘探規模較小，這一問題尚未能從政府層面整合資源進行研究，無論是研究投入還是深度都需要加強。

在進軍海洋油氣領域的同時，對生態環境造成的污染及破壞亦不容小覷。根據國家海洋局今年3月份發布的報告，石油類污染已然是海水中的主要污染物，并且污染量呈現顯著上升趨勢。污染的來源，除了陸域排放，海上開發是另一主因。

海上平臺向海洋排放了大量的生產污水、鉆井泥漿、鉆屑等，對海面造成了非常嚴重的污染。除了生產活動，因事故造成的海洋石油污染也很嚴重。在近30年間，我國沿海共發生船舶溢油事故2353起，平均3.5天發生一起，溢油總量達34，189噸。對此，如果不采取合適的預防以及管理措施，海洋石油污染問題很有可能會隨著開發力度的加大而加劇。