我國海洋石油勘探開發裝備現狀及發展趨勢

王 東

（天津津港拓海船舶設計有限公司，天津 300462）

0 引言

地球表面70%都是海洋，海洋也是豐富的資源寶庫，蘊含著油氣、天然氣等各種海洋資源，也是21 世紀人類重要的能源基地。海洋能源的開發不僅是保障國家能源的重要舉措，又體現了國家的綜合國力[1]。我國目前正處于高速發展階段，海洋能源作為我國能源的重要發展空間，同時也是戰略性資源寶庫，大力開發海洋能源技術與設備對于維護我國海洋資源權益、發展生存空間具有重要深遠的意義。

1 海上油氣勘探開發形勢

1.1 世界海洋油氣分布情況

目前世界七大海域油氣含量比較富集的有北海、西非、西伯利亞、波斯灣、墨西哥、中國近海和南中國海域。世界海洋的油氣資源非常豐富，海洋有近一半的待開發資源，其中海洋資源的可開采量占全球資源總量的45%。近年來，雖然世界海洋油氣產量逐漸增長，但仍有很多地區尚未開發，對于深部海域的油氣勘探工作才剛剛開始，有繼續開發的必要，很有可能蘊含著大量的資源，對于已開發資源中提高石油開采技術非常有必要，暗示著在油、氣開采方面的技術將會有很大提高[2]。

1.2 全球海洋資源開采投資增長

世界各國在海上油氣開采方面的投資一直在增長。據不完全統計，挪威和巴西的石油公司主要的勘探投資都用于海上。殼牌、雪佛龍、道達爾等石油公司一多半的勘探投資也用于海上。近年，全球海上石油開采量猛然增長了，對于天然氣的開采量更是增加了一倍。

1.3 我國目前海上油氣開發成果

我國海域蘊含著豐富的油氣資源，尤其渤海、南黃海、北部灣、臺灣海峽、鶯歌海、東海、南海珠江口這7 個海域更是大型的含油氣盆地[3]。目前三大主要石油公司在海上已經發現了60多個油氣田，產量已超過3000 萬噸。還有很多的資源有待開發，提升開采技術，提高開采量，迫在眉睫。

2 海洋石油勘探主要設備

海洋石油的勘探可推動石油行業的前進，海洋石油勘探設備是獲取油氣資源的重要技術手段之一。海洋油氣資源勘探設備分為固定式、浮式和水下生產系統。根據水深不同，需要的設備也不相同。

2.1 導管架平臺

導管架平臺是由平臺甲板和基礎結構組成，承受作業機器和層間立柱等結構組成平臺甲板。上層平臺的作用是放置絞車、生活設備等。下層平臺的作用是放置防噴器、倉庫等。導管架和樁共同組成基礎結構。傳統導管架提高結構的剛度是通過增加鋼材實現的。

2.2 順應塔平臺

順應塔平臺可以起到支撐導管架鋼制結構的作用，與固定平臺有異曲同工之處，兩者不同的地方是，前者可以隨水流或者風載荷而移動，后者不能。順應塔平臺通過降低結構鋼度提高自振周期，從而防止與大波浪共振，分為拉索塔、鉸接塔和順應樁塔等3 種。

2.3 張力腿平臺

張力腿平臺按結構分兩代：第一代是傳統類型，第二代分為SeaStar、MOSES 和延伸系列。其優點是抗惡劣環境能力較突出、設計靈活、安裝簡單、價格相對較低。干式和濕式采油都可運用[4]。張力腿平臺的安裝：海底基礎一般需要2～5 d，張力腿一般需要2～5 d，平臺主體安裝需要1 d。

2.4 立柱式平臺

第一代是經典式，第二代是構架式，第三代是蜂巢式。立柱式平臺多用于干樹平臺開采。系泊索由上下兩段錨鏈以及中間段的鋼纜組成。

2.5 浮式生產設備

包括系泊、上部模塊、船體，組成部分與功能聯系緊密。上部模塊的功能主要為油氣生產和污水處理。船體主要用來儲存經過處理后合格的原油，系泊系統將浮氏生產裝置的船體和海底連接，保證不受風浪影響，從而保障長期在海底作業的技術人員人身安全。浮氏生產裝置適合作業深度2000 m 以上的油田勘探，是密集海上作業必不可少的設備。

2.6 半潛式生產平臺

該平臺可以在非常惡劣的海域作業，外形結構較簡單，由高強度鋼建造而成，對于深海油氣開采工作容易很多。

2.7 水下生產設施

深海浮式生產系統需要水下生產設備，典型的浮氏生產系統由管線、海底井口、水下采油樹、海底管匯等部分組成。

3 國產海洋石油裝備制造

3.1 鉆井平臺需求

我國海洋鉆井平臺的平均使用年齡較大，很多移動式鉆井平臺即將被淘汰，其中自升式鉆井平臺的平均年齡最大，目前需求前景較好，對于鉆井平臺的需求已經逐漸增加[5]。目前，我國對于海上油氣開采技術的重視度逐漸提高，對造船業的發展提供了助力，間接造成國內外造船市場空前繁盛。近幾年來，隨著造船量的不斷提高，我國造船業三大指標已躍升為世界首位。

3.2 我國海洋石油裝備生產情況

（1）研發力量薄弱。海洋石油開采的作業環境惡劣，對于設備的要求比較高，工藝復雜，自動化程度高。而我國在海洋石油設備方面的技術研究還處于探索階段，很多領域的技術研究甚至處于空白狀態，研發設計力量尚有很多不足。

（2）石油裝備設計無法滿足海洋環境要求。鉆機主體的部分品種較單一，受陸地鉆機設計的思想影響，井架結構控制的不理想，井口自動化目前在我國屬于技術空白，閥門閥座的普遍使用壽命低，高速離心機、砂泵的工作壽命不長，給海上作業維修帶來不便。

（3）我國海洋石油機械配套能力不如國外。對于動態和靜態工況使用要求具有大功率、高扭矩、高轉速的海洋平臺頂部驅動。我國目前生產的交流變頻傳動系統、海洋鉆井電站不能滿足實際需求，作業平臺升降機和鉆井國內還無法生產，水下設備、基盤與控制裝置等需要全部由國外提供。

4 海洋石油開發裝備發展前景

4.1 海洋工程設備的未來前景

當前，全球海洋油氣開采已逐步向更深海域拓展，常規的海洋鉆井設備已無法滿足要求。電子科技的飛速發展帶動了海洋油氣勘探技術的發展進步，海洋油氣開采的配套裝備也逐漸向深海推進。提高深海工程技術，可以為深海油氣資源的開采提供強有力的技術支撐。海洋鉆井平臺的技術發展主要體現在兩個方面。

（1）世界海洋鉆井深度逐年增加，已經突破3052 m，目前正在建造的深水半潛式鉆井平臺的數量也比同年增長。

（2）隨著深海油氣勘探技術的提高，適應深海環境的鉆井技術也得到了開發。目前，水下井口、管匯和控制系統都已開發成功，為深海開采提供了有力技術支持。

4.2 我國石油海洋勘探設備發展趨勢

中國石油開采由陸地走向海洋，是石油開采的最終選擇，無論國內還是國外海上油氣勘探區域，都需要準備由淺海到更深海域的作業裝備，對于能適應深海環境的水下技術設備的開發更是需求迫切。

5 結束語

目前，激烈的國際競爭，快速發展的科技，都需要我國海洋油氣勘探技術快速提高，要加快海洋石油作業裝備的開發生產進程，其中最為關鍵的水下設備研發更是急不可待。總之，我國目前海洋能源技術與西方先進國家存在較大差距，尤其是深海的開發領域、應急救援、深海工程等方面嚴重制約我國尤其資源的開發。因此，制定中長期海洋發展戰略目標，充分利用各項社會資源，加大國際合作力度，全力開發海洋勘探核心技術非常必要。加快建設具備綜合實力的海洋能源工程，發展海洋開發技術，維護我國海洋主權勢在必行。