我國海洋石油勘探開發裝備現狀及發展趨勢

楊鑫

（中海油田服務股份有限公司，天津 300459）

0.引言

我國海洋石油儲備充足，這是進行石油勘探的良好基礎。我國石油公司已投資開發油田50多個，在海洋的鉆井深度超過1500m，為推動深海勘探提供了強力的技術支撐，但沿海地區的勘探技術仍需要進行升級。海上油田生產設施嚴重依賴水深選擇生產設備，但大量設備的使用壽命高于平均壽命，存在故障風險。同時，我國在沿海油輪方面的研發薄弱，而油氣勘探開發過于依賴海上氣候因素，所以必須對海上石油生產和開采進行深入研究，對開發設備和技術進行進一步改進。

1.我國石油勘探開發設備的具體現狀

1.1 行業起步落后，但技術發展迅速

我國近海石油工業自20世紀70年代以來已經蓬勃發展了幾十年，可用技術及行業標準呈現出快速的全球化趨勢。石油勘探海域的開發由淺海走向深海，在過去，我國石油勘探開發行業不涉及深水鉆探，其主要原因是沿海石油開發與陸地勘探的開發工作環境完全不同，且過程過于復雜，對設備和技術的自動化程度以及操作系統的要求都很高。不過，得益于第六代深水鉆機的研發成功和發展，我國的深海鉆機又邁出了一大步，填補了我國深水勘探的空白[1]。

1.2 海洋石油勘探開發行業生產產量存在增長空間

雖然我國有很多公司制造海上石油勘探的輔助設備，但其中許多公司仍在繼續制造其中的小部件，例如鉆井拋光模塊。部分公司目前正在投資大規模開發海上石油勘探設施，加強水下生產系統的建設。因此，根據目前的發展情況來看，我國未來的石油開采產量會有一定的增長空間。

1.3 海域規模不再受限于裝備

在摒棄了傳統的海洋石油勘探思路后，我國用于推進海洋石油勘探的滑輪、轉盤、泥漿泵等設備類型呈現出鮮明的文化特色，實現了簡單的設計且易于控制。同時，由于海洋石油檢測技術的逐步完善，鹽化設備、凈化器、離心機等沿海抽取設備的穩定性得到顯著提高，減少了設備損壞率，有效減少了運行過程中的短路和技術缺陷問題，進而使操作者可以減少對安全問題的擔憂。

1.4 海洋石油配套設備水平得到提高

眼下，我國海洋石油企業與特定裝備廠商長期合作。例如，我國海洋油田設備主要由美國越洋、TSC、荷蘭藍水等公司提供，但這并不意味著我國石油設備制造領域的空白。近幾年，部分石油機械有限公司等其他制造商都涉及了石油配套設備的制造，并且將達到國際實踐的水平。現階段的配套設備需保證其運行的高功率、扭矩、速度、自動化等，以滿足實際條件。我國在勘探工作中的潛水排水污水泵、深水泵、萬能接頭、膨脹接頭等必須通過進口提供。

1.5 設計研發能力較低

海洋石油勘探的工作區域與海岸完全不同，所需操作系統復雜，現場對設備的自動化系統的需求量很大。但是，我國海洋先進勘探設備的測試才剛剛開始，很多領域還是空白的，所以制造和開發的能力有限。

1.6 石油裝備的設計與海洋環境要求存在差距

鉆機主體由若干葉片、滑輪、泥管和轉盤組成。由于設計裝置的強烈旋轉，無法適當控制裝備的承載重量和功率。必須實現鉆孔自動化，這些是目前裝備機械化中往往出現的問題。海上鉆井平臺需提供振動篩，沙泵，高速除泥器，并延長其使用壽命，而在海上開展現場服務具有一定難度，與實際的要求還存在差距。

2.我國海洋石油開發裝備分析

海上石油生產對我國石油工業的發展非常重要， 海上石油供應是一種在海洋中提取油氣的技術方法。海上石油生產設施分為定制生產設施、浮式生產設施、水下生產設施。海上石油生產設施根據水深需要不同類型的工作設備。不同深度平臺的制造設施適應范圍如表1所示。用于海洋石油勘探的平臺設備需統一遵守自下而上的提升步驟，且我國沿海油田大多采用自升式平臺。

表1 各平臺的適應水深范圍

2.1 導管架平臺

導管架平臺它有一個上層建筑（即平臺設計）的結構。上部由平臺甲板和立柱組成，更容易接觸到較高的品絲底部。上部平臺用于放置船、滑輪、鉆井工具；下部平臺用于公用設施、管道、泥漿池、通風機、動力室、水泥器具等，最初的設計包括夾導管架樁。在強風條件下，波浪時間約為13s～15s，應通過添加金屬來增加結構的剛度，并創造小于6s的振動時間。

2.2 對應塔平臺

它與類似于固定平臺的塔式平臺兼容，因為兩者都具有保護設備的鋼護套結構。不同的是，對應塔平臺隨著水流或空氣載荷而移動。塔內自然振動的持續時間超過30s，會一定程度降低共振保護波的剛度。塔式平臺的主要類型以繩索塔、吊塔和安裝堆塔為主。

2.3 浮式生產儲油船

浮式生產儲油船具有3個組成部分：高級模塊、主體、錨系統。事實上，浮式生產儲油船的形成并不是按其功能劃分的。上部裝有油、氣、污水處理系統所必需的設備用于維持精煉類型的原油。飽和系統將浮式生產儲油船的船體連接到海底，并調節船體的運動，確保其長期安全運行。浮式生產儲油船是一種潛在的技術關鍵型海上石油生產方法，適用于深水油井施工，工作水深可達2000m以上。

2.4 半潛式設計平臺

半潛式制造平臺適用于環境惡劣的地區，其負載增加、外形簡便，由堅固的鋼材制成，使得從深海提取石油的工作比以往任何時候都更容易。

2.5 水下制造設施

水下建設設施包括深水生產系統。典型的水下設施包括水下采油樹、鉆孔中的生產柱、水下鉆孔、水下收集器以及泵，還有平臺管理系統或采樹器水下系統。

2.6 鉆機平臺

我國鉆機平臺的平均年齡如果很大，那么此鉆機很快就會被淘汰。其中，自升式鉆機的平均壽命最長，目前對這種良好性能的鉆機的需求逐漸增加。與此同時，我國逐漸加大對沿海勘探技術的重視，帶動了船舶業的發展，間接帶動了國內外石油市場的空前發展。近年來，隨著造船數量的持續增長我國造船業的整體水平躍居世界前列。

3.我國海洋石油勘探開發裝備的發展趨勢

我國石油勘探裝備是海上石油勘探的重要保障。無論是內陸還是近海石油勘探區，對勘探設施都應該進行升級，使其可適應深海區域的迫切需要。由于我國石油勘探行業發展不足，要在我國范圍內逐步使用國外的設備技術，需要加強在這方面的學習。同時，當務之急是必須積極努力增加我國自主研發的機會，為整體的石油設備發展做出貢獻。以下是我國海洋石油勘探開發設備產業發展的具體趨勢[2]。

3.1 發展先進技術

海洋石油勘探和制造技術的發展，如先進的生產技術、信息資源管理技術、高成本風險控制技術等要求所有制造商和工作人員都具備高水平的技術專業知識。因此，工作人員應積極學習有關海洋資源等先進科學知識，提高在海洋采礦業方面的技術水平。我國在導管架、補給船等領域的技術專長已經相當成熟，“五型六艦”等全球主要海洋工程裝備數量持續增長，且一體化的船舶研制成功。同時，必須積極追求世界一流的設備應用。在全球范圍內，挪威、瑞典、英國、美國等國家作為海洋船舶工業的第一梯隊，對包括深水技術在內的技術生產的控制工作最為嚴格。其中，英國在采礦電子設備的發展和其他可再生資源方面也處于領先地位，而美國在海洋生產技術方面也處于領先地位。對此，我國必須以創新和科研相結合的方式，在加大海洋船舶高層次人才培養力度的同時不斷提高科學水平技術，促進海洋石油設備的研究開發。

3.2 向規模化方向發展

海洋石油測試和制造行業是一個技術復雜、多樣化的獨特行業。需持續更換鉆機，需要錨固系統或動力系統來保證鉆機的平穩性，保證動力定位系統的安裝支架約為5m，動態定位系統由聲納發生器、接收器、信號傳感器、計算機終端組成，可以測量真實偏移值、體對正外觀等。其中，需要多個配合系統進行合作。因此，如果我國建立勘探和清潔產業，需要制定共同的計劃，從更廣闊的角度制定推廣策略，創建設計體系，建造沿海設備，收集資源等。加強系統測試，而從宏觀升級模式可知，單臺石油鉆機的發展直接關系到我國沿海石油勘探與修復行業的整體專業水平。

3.3 向綜合化方向發展

在高效利用海洋石油勘探和煉油設備的情況下，人員保護、設備日常安全、通信可靠性都很重要。因此，人們在勘探石油和開發船舶時不僅要注重對工作人員的設備生產和技術培訓更要從服務、檢驗、管理和行政等方面提高海洋石油設備的整體使用水平。加強各部門之間的互相溝通，在各個方面對系統進行優化。尤其要首先培訓先進的油品檢測設備、制造設備的工作人員，使設備能科學、準確地與工作質量相適應。

3.4 向多領域方面發展

需要在合理發展的基礎上逐步完成對海洋石油試驗和勘探裝備的改進，將顯著增加石油產量。因此，海洋石油的勘探開發還需要海洋工程、機械動力學、力學、電氣工程、化學工程、地質環保工程等多工程的融合發展[3]。這就要求我國加強專業合作，深化不同學科間的互動，同時加強海洋石油開發裝備的改進和完善，培養高層次人才，攻克技術難題，推動海洋石油的勘探發展。

3.5 向著安全化發展

首先，海洋石油工程結構的布局是解決平臺安全問題的第一步。過去的一些事故表明，環境條件、工作疲勞等許多問題都可能導致平臺倒塌或損壞。然后平臺運營過程中，沿海建筑會面臨火災、爆炸、沉船、滑坡等一系列重大危險，要考慮平臺運營過程中的所有潛在風險，加強沿海安全。最后，在深水中廣泛使用強大的蒸汽系統是石油勘探過程中最重要的技術之一。無論是動力定位鉆機還是泵車起重機因停電引起的移動故障都可能很嚴重。

創建備份設計系統，在現場測試操作過程中要求各級員工在其崗位上承擔起自身的職責，以便在其運營中進行合理操作。例如，現場主管負責合理指揮整個工程系統。其中，每個承包商都對他自己所領導的團隊負責。儀器工程師必須控制工程工具和設備以及每個平臺的位置，對自己以及周圍人的安全負責。如此，才能提高石油勘探開發設備的整體可靠性和安全性。

3.6 建立激勵階梯

進一步加強對工作人員的激勵途徑，實現個人技能的有效提升，與員工的進步結合形成激勵階梯。開展初級技術人員小微技術獎、中型技術獎、研究特別技術創新獎、聯合微技術獎等獎項，造就一大批優秀的專業人才，為石油開發設備事業的合理發展提供保障。

4.結語

目前，我國近海石油開發設施的勘探進入快速發展期，海洋油船的更新換代進程迅速，其中首艦、水下船的建設和發展速度非常快。經過勘探和分析了解了我國目前石油勘探設備的不足，明確了具體的發展趨勢，為我國更好地利用海洋石油資源奠定了基礎。