管窺我國海洋石油勘探裝備開發面臨的挑戰及發展

張慶鋒

摘 要：海洋蘊含著非常豐富的石油和額天然氣資源，對于海洋資源的開采也是未來能源發展的主要趨勢。我國海洋石油勘探技術和額設備方面都與國際水平有一定的差距，隨著海洋石油開采的要求不斷提高，對勘探技術和裝備專業程度也有了新的需求。本文主要分析目前我國海洋石油開采裝備的現狀，分析未來海洋石油勘探技術的發展趨勢，對我國石油勘探發展有一定的參考價值。

關鍵詞：海洋；石油勘探；裝備開發；

文章編號：1674-3520（2015）-08-00-02

海洋資源逐漸成為能源開發的必然選擇，我國目前也已經開發了五十多個海上油氣田，國際海洋鉆井深度超過3000m，深水開發成為可能。隨著海洋資源開發的發展，海洋石油勘探裝備和技術也面臨著巨大的挑戰。海上油氣田主要設施根據水深等進行選擇，目前很多海上平臺已接近使用年限，正面臨大量淘汰的情況。另外，我國海上石油勘探裝備與世界水平相比還比較弱，未來想要在海上資源取得進一步的發展，就比對開發技術和開發裝備進行研究。

一、海上石油開發形勢

（一）海洋石油資源分布

世界海洋石油資源相當豐富，全球石油總量大約有45%在海洋可開采范圍。近幾年經濟發展對能源的需求越來越大，世界范圍內對海上石油資源和天然氣資源的開發速度也餓在不斷增長。海洋對于能源開發來說還存在巨大的可能性，還有不少海洋區域沒有得到開發或充分開發，深層海洋部分的開發也是近幾年逐步開始的。在已開發的海上油田中，受到海洋環境的限制，海上油氣田的開采率也有待提升，這些都說明未來海上石油開采的技術和裝備需要得到更大的發展。

（二）海洋資源開發投入不斷增加

海洋資源逐漸成為能源開發的主戰場，意識到這一趨勢，海上油氣資源的開發投資正以每年約20%的速度增長，在未來的5年里，海洋資源開發投資累計將增加約60%，可見對于海洋資源開發的重視程度。同樣的，隨著海洋資源開發投入不斷增加，海洋資源產出量也在不斷增加。

（三）我國海上油氣開發的成果

我國海洋面積大約在三百萬平方公里，其中在渤海、南黃海和東海等地區分布著大約一百三十萬平方公里的大陸架，蘊含著豐富的油氣資源，根據近年對石油資源的評估，儲量超過200億噸。三大石油公司在海上已經開發了超過50個油氣田，年產量高達三千萬噸。

二、海洋石油開發主要裝備

（一）導管架平臺

導管架平臺有平臺甲板和其他基礎構建組成。平臺甲板一般用來荷載海上油氣開采機械設備，與下層甲板立柱構成。平臺甲板一般要安放井架、絞車、鉆具和直升機平臺等，而下層則主要是固井裝備和防噴器等。

（二）順應塔平臺

與固定平臺類似，都是起支撐水面上設施的鋼架結構。順應塔平臺采用了類似漂浮式結構，能夠隨著水流和風載運動。順應塔通過人為降低剛度，自鎮周期大于30s，能夠很好的避免與大規模波浪形成共振。目前順應塔平臺主要有拉索式、鉸接式和樁式。

（三）張力腿平臺TLP

在第一代傳統張力腿平臺的基礎上，目前第二代已經形成三個系列海星平臺單柱系列，MOSES系列和延伸式平臺系列。張力腿平臺優點主要是運動性能方面，能夠抵抗較為惡劣的海上環境，造價也更加合理，相比較于固定式平臺更加靈活，海上平臺的搭建也更加方便。

（四）立柱式平臺

立柱式平臺已經發展到了蜂巢式平臺的形態結構，但也有還在使用架構式平臺。立柱式平臺大多用于干樹平臺采油，本身帶有一定的儲量，通過輸油管道向外輸出也更加方便。另外立柱式平臺具有系泊系統，主要使用的是半張緊系泊系統，有上下段的錨鏈和中間的鋼纜構成。

（五）漂浮式產儲油裝置FPSO

漂浮式產儲油裝置主要有模塊、船體和系泊系統構成，其組成決定了功能特性。上不模塊通常對油氣生產的污水進行處理，船體用來存儲經過處理的原有，系泊系統則將船體連接起來，運動的調節大風、海浪和洋流情況下的使用。漂浮式產儲油裝置涉及到多項技術，也是海上采油工作的重要設施，更加適用于深海資源開發。

（六）半潛式生產平臺

半潛式生產平臺主要應對海洋條件非常惡劣的環境，荷載可變性強，外形和結構都比較簡單，為了應對惡劣的生產環境通常會采用高強度的鋼材建造。

（七）BPS聲學二次定位設備

BPS聲學二次定位系統是GPS定位和聲學定位結合的一種水下定位系統，針對海底電纜拖拽和電纜地震系統組合工作設計的海上石油勘探設備。BPS聲學二次定位設備主要由差分GPS接收機、水聲換能器、應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，也為整個定位系統提供更高精度的時間基準。核心主控計算機負責接收和處理GPS數據，協調系統的運行。能夠定位解算現實，記錄定位軌跡和運動參數，按照定位區域的特點設計較為優化的作業方案，同時還具備自動診斷和數據事后的處理功能。BPS聲學二次定位設備解決了聲納、聲學信號處理、粗差探測等關鍵技術難題，多次實驗證明設備精度可靠，滿足前海過渡帶和電纜二次定位的要求。

三、我國海洋石油裝備面臨的挑戰

進入二十一世紀以來，資源開采技術得到了很大的提升，但是就海洋資源開采而言，還存在很多不足之處，技術突破和設備開發也都面臨不小的挑戰。

（一）海洋石油裝備的專業化難以突破

與西方先進技術相比，我國在海洋石油開采設備制造方面技術還比較落后，且專業化也比較低。除此之外，海洋石油開采裝備制造比較分散，沒有形成集團化形式，企業對于技術突破方面的投入也不足，創新意識不足使得很難在專業方面實現突破。比如說美國NOV公司，專注于石油開采裝備的研發與制造，技術范圍不但覆蓋了常規的陸地開采和特殊地區開采，更對海上開采和海下開采也進行全面研究，其規模化研發模式能夠更快更好的發現技術問題，研發投入的保障也讓新技術突破更加迅速。

（二）海洋石油裝備形式單一

我國在海上采油設備的使用方面不是很理想，油氣鉆采裝置僅僅37座，而且導管架、自升裝置等結構比較簡單，功能也不夠全面，很難應付復雜的海上環境。

（三）海上開采裝備適應性不強，鉆井能力不足

隨著鉆井技術的發展，海洋油氣開采已經漸漸向著3000m水深發展，海洋鉆井設備的提升能力也達到12000kN，鉆井深度更是超過萬米。我國海洋石油開采還沒有涉及到深水水域，勘探能力也不足500m，鉆井深度和鉆井提升能力也都與國際水平存在一定的差距。

四、我國海洋石油裝備的發展展望

（一）海洋平臺裝備的發展展望

未來海洋石油開采肯定是向著深水技術方向發展，平臺結構也必須要能夠適應海洋環境。近年來我國海洋石油資源開采主要集中在200m左右，長時間的工作嘗試也積累了不少的平臺建造經驗，未來定能以很快的速度實現深水平臺的建造。比如我國目前正在建造的海洋石油942，中油海十號等自升式移動平臺，已經能夠實現多功能化建設。國家在相關技術研發上面也加大了投資力度，對于相關課題研究給予了一定的支持。深水鉆井關鍵技術也已經發展到第六代，這些無不表現出我國海洋石油開采技術發展強勁的勢頭。

（二）海洋鉆井模塊發展展望

海洋鉆井模塊是海上油氣勘探及開采的重要部分，未來鉆井模塊將向著更高的功率，更高的負載，更加自動化的方向發展。與傳統鉆井模塊比起來，要提高可靠性和防腐蝕性，與陸地鉆井機相比還要實現諸多技術的突破。

（三）海洋水下鉆井裝備發展展望

海洋水下鉆井裝備是實現深水作業的基礎，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。海洋水下環境復雜，對相關設備的技術要求非常高，我國在相關方面的研究起步也比較晚，但是根據陸地井口和井控研究的經驗，海洋水下裝備的開發研制已經起步。為了更好的實現深水鉆井技術的突破和專業化，“十一五”和“十二五”期間對其進行全面深入的研究和探索。

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