海底“黑金”如何上岸？

○顧 岳

石油和我們的生活息息相關，我們的衣食住行處處離不開它。在“衣”方面，如滌綸、錦綸等合成纖維都是從石油中提煉出來的；在“食”方面，很多化肥、藥品、器械的原材料離開石油也無法產生；在“住”方面，各類建材的合成材料更加離不開石油工業；在“行”方面，石油是幾乎所有機動車的主力能量源。正因為石油在能源和原材料領域的重要地位，它才被稱為工業“血液”，也被稱為“黑色的金子”，是國家的一項戰略資源。很多國家對石油的追逐以及圍繞石油的博弈更凸顯了其戰略價值。著名的第四次中東戰爭中，阿拉伯聯盟祭出石油漲價、限供這一“武器”，迫使美國為首的西方國家讓步。

石油如此重要，石油的勘探和開采就舉足輕重。單是陸地石油已不能滿足人類發展的需要，海底石油早就被各國盯上。相比于陸地石油，海底石油的勘探和開采，技術難度更大。

根據美國《油氣雜志》報道，于2022 年12月5 日發布的《全球油氣儲量報告》顯示，截至2022 年1 月1 日，全球石油探明儲量為2 406.9 億噸，主要集中在中東和美洲地區。全球海洋石油資源量約1 350 億噸，探明約380 億噸，尚處于勘探早期階段，主要集中在“三灣、兩海、兩湖”。“三灣”即波斯灣、墨西哥灣和幾內亞灣，“兩海”即北海和南海，“兩湖”即里海和馬拉開波湖（委內瑞拉境內）。

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海底資源歸屬

1994 年11 月生效的《聯合國海洋法公約》規定，主權國家可以沿著本國領海基線劃出不超過200 海里的專屬經濟區和不超過350 海里的大陸架，邊界有島嶼的從島嶼基線劃起。

公海海底區域，包括各國大陸架以外的海床、洋底及其底土，被稱為國際海底區域。國際海底及其資源，任何國家或個人不得據為己有，任何國家也不能自由開發。國際海底礦產資源，一方面由國際海底管理局企業部開發（總部設在牙買加），另一方面由有關國家及其自然人和法人與管理局以協作方式開發。

一、海底石油分布及開采現狀

波斯灣的沙特、卡塔爾和阿聯酋，里海沿岸的哈薩克斯坦、阿塞拜疆和伊朗，北海沿岸的英國和挪威，還有美國、墨西哥、委內瑞拉、尼日利亞等，都是世界上重要的海上油氣勘探開發國。在世界海洋石油產量中，北海海域石油產量及其增長速率，始終居各海域之首。2000 年產量達到峰值，即3.2 億噸，隨后漸漸下降。波斯灣石油產量緩慢增長，年產量保持在2.1～2.3 億噸，而墨西哥灣、巴西、西非等海域石油產量增長較快，年均增長超過5.0%。其中，墨西哥灣可能在將來數年超過北海，成為世界最大產油海域。

二、海底石油開采難在哪兒？

海底石油的生產過程一般分為勘探和開采兩個階段。海上勘探任務是探明油氣藏構造、含油面積和儲量等信息。海底石油的開采過程包括鉆生產井、采油、集中、處理、貯存及輸送等環節。

【名詞解釋：油氣藏是指在單一圈閉中具有相同壓力系統的油氣的基本聚集。圈閉中只聚集了油，稱為油藏；只聚集了天然氣，稱為氣藏；同時聚集了油和游離氣則稱為油氣藏。】

在勘探階段：由于海水阻隔，往往不能直接把探測設備下到海底，只能在海面的船上使用探測設備，需要考慮海水的各種影響，如潮汐、水壓、水深等。

在開采階段：海上風浪流等環境因素對鉆采設備的正常使用具有極大的干擾；海底表層土質疏松，與陸地大不相同，設備及施工工藝都需要進行相應的改變；同時，海上環保要求較為苛刻，增加了海上石油鉆采的作業難度。

三、我國海底石油開采技術的發展

目前世界上有BP（英國石油公司）、貝克休斯公司、斯倫貝謝公司、巴西國家石油公司、挪威國家石油公司、埃克森美孚、殼牌、哈斯基、優尼科等公司在從事海洋石油勘探開發工作。這些公司擁有海洋石油深水勘探開發核心技術，如鉆采裝備核心零部件的研發與加工制作、先進的鉆完井設計軟件，鉆采、設備操控等領域的成熟技術。

從1956 年鶯歌海油苗調查算起，我國海洋石油工業已經走過了近70 年的發展歷程。1982 年中國海洋石油總公司成立后，我國海洋石油工業實現了從合作開發到自主開發的技術突破，從北到南順時針依次開發了渤海油田、東海油田、南海東部油田及南海西部油田。

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海上平臺如何才能不“隨波逐流”？

海水是液體，海面上風浪很大，海上平臺要如何“固定”在海洋表面上呢？不同類型的海洋平臺有不同的固定方式。

海洋平臺可以大致分為固定式和移動式兩種，其中移動式又可以分為自升式和半潛式。固定式鉆井平臺是通過管架結構在海底將平臺固定，在整個使用壽命期內位置固定不變；自升式鉆井平臺的固定方式是樁腿固定，工作時將樁腿下放插入海底進行固定，打完井后將樁腿拔出并提起，整個平臺浮于海面由拖輪進行移動；半潛式鉆井平臺主要通過錨鏈和動力控制系統（如果發生漂移，平臺上面的平衡動力裝置會啟動，把平臺推回原來的位置）進行固定。

我國南海蘊藏著豐富的油氣礦產資源。深水油氣資源的勘探開發，對保障我國能源供應具有重要意義。雖然我國深水油氣勘探開發起步較晚，但經過多年的技術攻關和自主創新，我國已躍升成為全球少數能夠自主開展深水油氣勘探開發的國家之一。

為了海洋石油工業更好地發展，我國需要在以下技術方面尋求突破。

（1）深水油氣勘探技術：深水油氣勘探是深水油氣資源開發首先要面對的挑戰，包括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。

（2）海上油氣集輸工藝技術：我國海上油田原油多具有高粘、易凝、高含蠟等特點，同時還存在高溫、高壓、高CO2含量等問題，這給海上油氣集輸工藝設計和生產安全帶來許多難題。

（3）克服特殊的海洋作業環境條件：我國南海環境條件特殊，夏季有強熱帶風暴，冬季有季風，還有內波、海底沙脊沙坡等，使得深水油氣開發工程設計、建造、施工面臨更大的挑戰。我國渤海冬季有海冰，如何防止海冰帶來的危害也一直是科研人員的難題，目前主要用破冰船來阻止平臺附近結冰。

（4）深水海底管道安全技術：深水海底為高靜壓、低溫環境（通常4 ℃左右），這對海上和水下結構物提出了苛刻的要求，也對海底混輸管道提出了更為嚴格的要求。一般管線埋置深度取管頂以上1.5～2.0 m，特殊地段甚至需要4～6 m。埋置深度主要取決于該地區波浪、潮流的大小，還要考慮管線穿越區域航道分布、港口和碼頭營運、船只錨泊、漁業捕撈、水產養殖等因素，有時還需要考慮管線溝槽開挖、埋設、回填等施工問題。目前常規利用船只或潛水器將焊接好的管道鋪設在海底。

（5）經濟高效的邊際油氣田開發技術：我國邊際油氣田具有底水大、壓力遞減快、區塊分散、儲量小等特點，這意味著水下電潛泵、海底增壓泵等創新技術大有用武之地，它們可以降低邊際油氣田的開發成本。

【名詞解釋：邊際油氣田是指一些中小型油氣田或地層構造復雜以及地處邊遠地區的油氣田，石油公司無法采用常規的開采技術和管理技術進行開發建設與生產，只有改進技術和資金方案才能獲得經濟效益。特指那些開采難度大、開采成本高的油氣田。】

補一課

為什么海上石油鉆井平臺上總有支“火炬”？

原油一般會與天然氣共存，在石油開采的過程中，天然氣免不了要被釋放出去。如果是在陸地上開采，可以建造采集裝置，將天然氣收集。但若是在海上作業，建造收集裝置的成本很高，降低了開采收益。天然氣的主要成分是甲烷，若直接排放到空氣中，對臭氧層的破壞力非常大。因而，海上開采石油時一般是修建一根管道，將這些氣體輸送到遠離平臺的位置燃燒掉。氣體在排出口燃燒，我們也就看到了“火炬”。

天然氣燃燒后生成二氧化碳和水，也有污染。但甲烷的污染程度是二氧化碳的20 倍，相比之下，二氧化碳要友好得多。

此外，把開采作業中產生的氣體燒掉，也是為了保證作業人員和平臺的安全。因為天然氣易燃，積聚得多了很可能導致爆炸。若是鉆井平臺設備因某種原因突然停止作業，燃燒的“火炬”第一時間將天然氣消耗掉，避免設備因內部氣壓驟增甚至燃爆危及設備及人員。

再有，伴生氣體的燃燒狀況也能反映原油的質量，是評估原油的一項重要指標。

隨著科技的不斷發展，現在一些開采企業能在海上鉆井平臺建造專門的天然氣回收裝置，將這些氣體用做開采設備的燃料，一舉兩得。