論深海海洋裝備技術發展的現狀及趨勢

鄭洲 姚新偉 王福平 王國庫 楊昭(．哈爾濱石油學院石油工程學院， 黑龍江 哈爾濱 5008；．中國石油川慶鉆探工程公司井下作業公司重慶分公司， 四川 成都 60000；．哈爾濱石油學院石油工程學院， 黑龍江 哈爾濱 5008)

論深海海洋裝備技術發展的現狀及趨勢

鄭洲1姚新偉2王福平3王國庫3楊昭3(1．哈爾濱石油學院石油工程學院， 黑龍江 哈爾濱 150028；2．中國石油川慶鉆探工程公司井下作業公司重慶分公司， 四川 成都 610000；3．哈爾濱石油學院石油工程學院， 黑龍江 哈爾濱 150028)

隨著世界經濟全球化發展進程的快速推進，各個國家為了尋求自身的發展不斷攫取自然資源和能源，然而資源與能源是有限的，各國為了尋求經濟發展就必須探索對新能源的開發利用。本文研究了深海海洋裝備技術中一些已經成熟和正在探索使用中的裝備技術，將這些設備的主要特征、技術核心問題和發展使用現狀與趨勢加以論述。

深海；海洋裝備技術；鉆采平臺；深水平臺

隨著世界經濟全球化發展進程的快速推進，各個國家為了尋求自身的發展不斷攫取自然資源和能源，因此，在二十一世紀全球經濟發展中，能源爭奪戰成了各國之間沒有硝煙的戰爭。海洋作為孕育萬物的場所，人們對海洋資源的利用不斷增加，但是資源與能源是有限的，近年來相關報道指出[1]，世界各國近海油、氣資源幾近枯竭，所以人們把眼光投向了深海海洋資源的開發與利用，因此深海海洋裝備技術的發展正逐漸興起。我國的經濟建設目前正處于高速發展階段，對資源與能源的需求量很大，深海海洋裝備技術的發展對我國的經濟建設有深遠的影響，常用的深海海洋裝備有：深海鉆采平臺與輔助設備、深海運載裝備、水下工程裝備、深海作業裝備與超大型海洋浮式結構物幾類。本文的目的是介紹幾種常見的海洋工程設備，將這些設備的主要特征、技術核心問題和發展使用現狀與趨勢加以論述。

1 深海鉆采平臺與輔助裝備技術的發展現狀

深海鉆采平臺與輔助裝備技術是較常用的深海海洋作業設備，其主體包括浮式鉆井、鉆井船、生產平臺與浮式生產儲油卸油船等。

(1)半潛式平臺技術 目前，在海洋深水浮式平臺中常見的一種類型是半潛式平臺，它的特點是：①抗海上風浪的能力較強；②平臺甲板的面積較大；③平臺的可變化載荷量較大；④水線面(船舶工程術語，是指水平面和船體的截交面)的面積較小；⑤鉆機能力強大并且可以兼容完成各種作業任務等。因此，半潛式平臺技術在深海油氣田開發中得到了廣泛的推廣應用，目前第6代半潛式平臺技術已經得到了廣泛的應用。

(2)立柱式平臺技術 由多個或者單個直立的柱形浮體、桁架與壓載艙共同組成，并由張緊分布系泊系統來定位的海洋深水裝備技術稱為立柱式平臺技術即Spar平臺技術。它的適用海洋深度為水下0．55～3km。與其他形式的海洋平臺技術相比較，立柱式平臺技術擁有安全性高、在深水環境下運動穩定、具有較高的經濟適用性和靈活穩定性等。據美國一家基礎框架公司[2]研究，幾何形立柱式平臺技術多柱桁架結構可以提高深海工作效率。

(3)張力腿平臺技術 近年來在半潛式平臺技術基礎上發展起來的一種順應式深水平臺叫做張力腿平臺技術。張力腿平臺與半潛平臺技術類似，利用張緊鎖將副題的柱體固定在海底，將張緊鎖收緊使浮體平臺的吃水比靜平衡浮態(船舶浮于靜水的平衡狀態稱為浮態。通常分為四個部分：正浮，橫傾，縱傾和任意浮態。)時大，此平臺適用于海洋深度為水下0．6-1．2km。優點是浮體與平臺技術主體部分建設可在陸地進行，降低了維護安裝費用；干井口，懸鏈立管利于使用。

(4)浮式生產儲油卸油船技術 浮式生產儲油卸油船即FPSO，作為現今海洋油氣開發系統的重要組成部分發展較快，它的系統構造包括穿梭郵輪和水下采油裝置，它的優點是生產、卸油和儲油功能綜合為一體，自上世紀70年代末以來已經成為主流深海開采設施。隨著海洋開采作業難度的不斷加大，自動化、大型化、專用化與智能化的設備與技術的行業需求量逐步增強。另外，國際海事組織對涉海船舶的環保、安全要求也越來越嚴格。FPSO有建造技術模塊化、定位與系泊技術廣泛應用、原油生產能力增強和天然氣液化、儲存等不斷被開發與利用等特點。

2 水下工程裝備

目前海洋石油水下工程裝備主要有：井口井控設備、鉆井隔水管系統、水下基盤、控制系統和增壓系統等，目前對于海洋資源開發的國際形勢是科技信息化、產業經濟化、快捷高產化，因此對工程裝備技術的要求不斷提升，各種新技術競相發展，其主要發展特點是：標準化、模塊化；逐步探向深海環境，適應高壓、高溫；壓縮與水下處理技術逐漸成熟等。

3 深海作業、運載裝備與超大型海洋浮式結構物技術

深海作業、運載裝備包括深潛器和深海空間探測站等。是目前科學研究的熱門方向，深海開發的采樣、作業和勘探需要由科技人員攜帶各種儀器、裝置去完成，因此其發展還有待于進一步完善。超大型浮式結構物是千米以上級別的浮式海洋結構物，與目前較常見的百米級的平臺技術有所區別，對技術要求更高，也是目前研究的熱門方向。

4 系統軟件設計與應用

隨著世界知識經濟時代的到來，網絡信息化技術滲透到了各個技術領域。深海海洋裝備技術應用系統軟件操作與控制是發展的必然趨勢，但是海洋內波的混合與生成是普遍存在的一種現象，對海洋的動量、質量、能量輸送以及全球環境氣候變化也產生了一定的影響，所以在新技術廣泛使用的同時要重視對地球資源環境的保護。因此，海洋內波的控制、測量和研究有非常重要的學術意義和實際應用意義。

[1]周秀明,馮利群,馬東亮.有關我國深海油氣資源勘探開發的幾點思考[J].國土資源情報,2015,12(7):125-127.

鄭洲(1984- )，女，講師，碩士，研究方向為海洋油氣田工程設備與開發。