嚴(yán)陸光，盧 強(qiáng)，宋振騏，戴金星，劉光鼎，侯保榮，孫振純，姜 標(biāo)，黃常綱，沈 沉，譚宗穎，胡國(guó)藝，姜 偉0，劉峰松，謝光鋒，馮 霞，王友華，王 靜，何玉發(fā)0，劉 欣

(1.中國(guó)科學(xué)院電工研究所，北京100190;2.清華大學(xué)，北京100084;3.山東科技大學(xué)，山東 青島266590;4.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京100083;5.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京100029;6.中國(guó)科學(xué)院海洋研究所，山東 青島266071;7.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司咨詢(xún)中心，北京100007;8.中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院，上海201210;9.中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心，北京100190;10.中國(guó)海洋石油總公司，北京100010;11.中國(guó)科學(xué)院院士工作局，北京100864;12.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司，北京100007)

2010～2011年中國(guó)科學(xué)院學(xué)部組織有關(guān)院士與專(zhuān)家就我國(guó)化石能源生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中安全工作的科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了較深入地研討，并向上級(jí)部門(mén)提出了相關(guān)建議。

1 我國(guó)近期石油、天然氣的發(fā)展與安全的重要性［1］

1.1 我國(guó)近期石油、天然氣發(fā)展的展望與特點(diǎn)

我國(guó)一次能源消耗長(zhǎng)期以來(lái)一直以化石能源為主，除煤炭居于首位以外，2010年石油約占我國(guó)能源消費(fèi)總量的20%、天然氣約占3%。保證我國(guó)石油天然氣可靠安全的供應(yīng)是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

據(jù)預(yù)計(jì)，我國(guó)一次能源年總能耗將由2010年的32億噸標(biāo)煤增至2020年的約45億噸標(biāo)煤，年均增長(zhǎng)約1.3億噸標(biāo)煤。石油的年總消耗量將由2010年4.4億噸最少增至約5.5億噸，其份額將大體保持恒定。天然氣年總耗量將由約1000億m3上升至約3000億m3，其份額將有明顯增長(zhǎng)，由約4%增至約8%。

我國(guó)未來(lái)十年石油、天然氣發(fā)展的主要特點(diǎn)是:

(1)我國(guó)石油的年消耗量在2010年已達(dá)4.4億噸，估計(jì)2020年的年耗量也將在5.5億噸以上，其在一次能源中的份額將大體保持穩(wěn)定。2010年我國(guó)石油進(jìn)口比例達(dá)55%，估計(jì)到2020年我國(guó)原油產(chǎn)量將在2～2.5億噸之間，對(duì)外依存度仍將繼續(xù)上升。因而保障石油供應(yīng)成為我國(guó)能源安全的首要問(wèn)題。近年來(lái)，對(duì)海洋深水石油的開(kāi)發(fā)開(kāi)始引起了各方注意。如果深海石油開(kāi)發(fā)獲得成功，則有可能將我國(guó)石油對(duì)外依存度控制在60%以?xún)?nèi)，有效解決保障石油供應(yīng)的能源安全問(wèn)題。海洋石油開(kāi)發(fā)將是近期應(yīng)大力加強(qiáng)的重要任務(wù)。

(2)近年來(lái)，我國(guó)天然氣得到了良好的發(fā)展，處于快速發(fā)展時(shí)期，2010年全年耗量已達(dá)1000億m3，占我國(guó)一次能源份額約4%，而且主要依靠國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。今后十年我國(guó)天然氣必將繼續(xù)大幅度增長(zhǎng)。當(dāng)前預(yù)測(cè)，2020年國(guó)內(nèi)年產(chǎn)量將增至2000億m3，加上國(guó)外進(jìn)口近1000億 m3，年消耗量將達(dá)3000億m3，占一次能源份額將升至8%。

(3)石油與天然氣主要均靠管道輸送，我國(guó)管道總里程由2001年的2.46萬(wàn)公里增至2010年的6.8萬(wàn)公里，2010～2020年期間管道總長(zhǎng)還將成倍增長(zhǎng)。隨著油、氣進(jìn)口的大幅度增長(zhǎng)，作為儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)重要部分的管道建設(shè)工作成為當(dāng)前建設(shè)重點(diǎn)，目前正在建設(shè)中俄、中哈、中緬全長(zhǎng)約9千公里的三大油氣進(jìn)口管道。

總之，我國(guó)未來(lái)十年石油、天然氣發(fā)展的特點(diǎn)是:石油份額大體穩(wěn)定，海洋石油開(kāi)發(fā)將認(rèn)真起步;天然氣年產(chǎn)量將迅速增長(zhǎng)，其份額顯著增大，石油天然氣管道總長(zhǎng)還將成倍增長(zhǎng)。

1.2 加強(qiáng)我國(guó)海洋石油勘探開(kāi)發(fā)安全和陸上油氣儲(chǔ)運(yùn)安全的重要性

保證我國(guó)石油天然氣可靠安全的供應(yīng)是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。陸上石油生產(chǎn)是我國(guó)石油生產(chǎn)的主體，年產(chǎn)量約占總年產(chǎn)量的3/4。陸上石油生產(chǎn)技術(shù)成熟，長(zhǎng)期積累了豐富的安全生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，鮮見(jiàn)難以控制的重大生產(chǎn)安全事故。石油生產(chǎn)安全工作的重點(diǎn)在海洋石油。我國(guó)石油天然氣的長(zhǎng)距離輸運(yùn)和大容量存儲(chǔ)集中在陸上進(jìn)行，油氣儲(chǔ)運(yùn)安全工作的重點(diǎn)在陸上。

1.2.1 海洋石油勘探開(kāi)發(fā)方面

海洋石油工業(yè)是安全風(fēng)險(xiǎn)最大的行業(yè)之一，涉及高溫高壓的環(huán)境條件，易燃易爆、有毒有害的物質(zhì)，生產(chǎn)過(guò)程中危險(xiǎn)因素多。海洋石油作業(yè)具有自然條件惡劣、生產(chǎn)生活空間有限、生產(chǎn)作業(yè)設(shè)施集中、技術(shù)難度大、裝備復(fù)雜的特點(diǎn)，極易引發(fā)安全事故。海上事故發(fā)生后，由于距離陸地遙遠(yuǎn)，救援難度大，可能造成人員傷亡、設(shè)備損失、油井廢棄、海水污染、生態(tài)破壞等無(wú)法估量的結(jié)果，同時(shí)有可能影響到企業(yè)生存、行業(yè)發(fā)展，甚至是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的衰落以及國(guó)際糾紛，對(duì)國(guó)家、對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成的后果將不堪設(shè)想。

1.2.2 陸上油氣儲(chǔ)運(yùn)方面

管道運(yùn)輸已經(jīng)成為我國(guó)陸上石油、天然氣運(yùn)輸?shù)闹饕绞?。管道失效涉及腐蝕、焊接與材料缺陷，設(shè)備和操作，以及外部干擾等其他多方面原因。管道大多數(shù)處于復(fù)雜的土壤環(huán)境、大氣和水中，所輸送的介質(zhì)也或多或少地含有腐蝕性成分，其內(nèi)壁和外壁卻可能遭到腐蝕。內(nèi)壁主要是水腐蝕和介質(zhì)腐蝕，輸送天然氣時(shí)主要是汞和H2S氣體，外壁主要是大氣、土壤、細(xì)菌和雜散電流腐蝕。國(guó)際國(guó)內(nèi)管道安全事故屢屢發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)四川輸氣管每千公里年事故發(fā)生率平均4.3次，東北和華北輸油管每千公里年事故發(fā)生率平均超過(guò)2.0次。由于油氣的易燃、易爆及毒性等特點(diǎn)，一旦管道發(fā)生事故，容易引起污染、中毒、火災(zāi)及爆炸等災(zāi)難性后果，往往造成人員死亡及重大經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會(huì)影響。

2 海洋石油勘探開(kāi)發(fā)安全［2，5］

2.1 海洋石油勘探開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀

2.1.1 世界海洋石油勘探開(kāi)發(fā)

遼闊的海洋蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2006年1月1日，全球石油探明儲(chǔ)量為1757億噸，天然氣探明儲(chǔ)量173萬(wàn)億m3。其中海洋石油資源量約1350億噸，探明儲(chǔ)量約380億噸，探明率約28%，占全球石油探明儲(chǔ)量的21.6%;全球海洋天然氣資源約140萬(wàn)億立方米，探明儲(chǔ)量約40萬(wàn)億m3，探明率約28.6%，占全球天然氣探明儲(chǔ)量的23%。全球海洋油氣勘探尚處在勘探早期階段。

世界海洋石油工業(yè)總的趨勢(shì)是走向深水。全球已經(jīng)有100多個(gè)國(guó)家在進(jìn)行海洋石油勘探開(kāi)發(fā)，其中對(duì)深海石油資源勘探開(kāi)發(fā)的有50多個(gè)國(guó)家。目前，國(guó)際上的海洋工程與裝備的核心技術(shù)掌握在美國(guó)、挪威、法國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家，為墨西哥灣、北海、波斯灣、巴西等海上的油氣田勘探開(kāi)發(fā)提供完整的海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)建造安裝與裝備，引領(lǐng)著海洋石油工業(yè)的發(fā)展。

國(guó)外裝備水平較高。目前在用各類(lèi)鉆井平臺(tái)近1200座，其中深水鉆井平臺(tái)343座;深水浮式生產(chǎn)平臺(tái)276座;全世界已有2300多套水下生產(chǎn)裝置。十二纜物探船;重型起重船的起吊能力達(dá)到14000噸，大型駁船可以運(yùn)輸大型導(dǎo)管架和重達(dá)4萬(wàn)余噸的半潛式平臺(tái)。水下作業(yè)機(jī)器人作業(yè)水深已經(jīng)超過(guò)3000m;國(guó)外多功能船舶最大功率32640馬力。

2.1.2 中國(guó)海洋石油勘探開(kāi)發(fā)的基本狀況

中國(guó)海域面積達(dá)300萬(wàn)平方公里，根據(jù)2005年石油資源評(píng)價(jià)初步結(jié)果，中國(guó)石油資源量約為1070億噸，其中海洋石油資源量為246億噸，占全國(guó)石油資源量的23%;天然氣資源量為54.54萬(wàn)億 m3，其中海洋天然氣為15.79萬(wàn)億m3，占全國(guó)天然氣資源量的29%。海洋油氣資源中，約有40%蘊(yùn)藏于深水海域中。我國(guó)海域油氣資源潛力大，勘探前景良好。

近十年來(lái)，我國(guó)新增石油產(chǎn)量的53%來(lái)自海洋石油，目前我國(guó)海域油氣產(chǎn)量已占全國(guó)油氣總產(chǎn)量的1/4。同時(shí)，我國(guó)四大海域還在不斷探明新的油氣田。海洋石油勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)石油公司在渤海、黃海、東海和南海已開(kāi)發(fā)建設(shè)80多個(gè)油氣田。2010年中海油海上突破5000萬(wàn)噸，標(biāo)志著我國(guó)成為世界海洋石油生產(chǎn)大國(guó)，同時(shí)也意味著中國(guó)海域已成為我國(guó)石油、天然氣最重要、最現(xiàn)實(shí)的接替區(qū)。

在海洋勘探開(kāi)發(fā)能力方面，我國(guó)掌握300m水深內(nèi)勘探開(kāi)發(fā)技術(shù);具有10000m的鉆井作業(yè)能力;建成以浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置、3000m水深動(dòng)力定位鉆井平臺(tái)“海洋石油981”、3000m深水鋪管起重船“海洋石油201”、十二纜物探船“海洋石油720”為代表的海洋裝備體系;具備1500m水深條件下的勘探作業(yè)能力，并著手向3000m水深邁進(jìn)。

我國(guó)在設(shè)計(jì)、裝備、工藝、技術(shù)以及專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍高科技專(zhuān)利等各個(gè)方面，與世界海洋石油先進(jìn)國(guó)家有一定差距。多數(shù)裝置仍是從國(guó)外引進(jìn)的。目前，我國(guó)擁有自升式鉆井船45艘、半潛式鉆井船7艘，底座式鉆井平臺(tái)5座，采油平臺(tái)157座，各類(lèi)工作船134艘。我國(guó)從事海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)的單位主要有中國(guó)海洋石油總公司、中國(guó)石油化工集團(tuán)公司、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司三大集團(tuán)公司;勘探開(kāi)發(fā)區(qū)域主要集中在渤海、黃海、東海及南海大陸架。

2.1.3 南海石油資源的重要性

南海油氣資源正受到鄰海各國(guó)的瘋狂掠奪，越南、菲律賓等國(guó)家已形成“開(kāi)發(fā)熱潮”，年產(chǎn)量5000萬(wàn)噸以上。中國(guó)在南海探區(qū)平均水深1200～1300m，最遠(yuǎn)離岸距離1400公里，目前在南海尚無(wú)石油基地。在南海島嶼中，越南占領(lǐng)23個(gè)，菲律賓占領(lǐng)7個(gè)，馬來(lái)西亞占領(lǐng)3個(gè)，印尼占領(lǐng)2個(gè)，文萊占領(lǐng)1個(gè)，中國(guó)9個(gè)島嶼，為了維護(hù)國(guó)家資源與領(lǐng)土安全，亟需加快深海勘探與開(kāi)發(fā)技術(shù)研究，盡快進(jìn)入深水領(lǐng)域。

加快開(kāi)發(fā)南海油氣資源對(duì)保障我國(guó)的能源安全、領(lǐng)海主權(quán)的完整是十分重要的，在南海及東海與周邊有爭(zhēng)議區(qū)域的深水油氣資源開(kāi)發(fā)具有十分重要的戰(zhàn)略地位，盡快在南海投入實(shí)質(zhì)性的油氣勘探開(kāi)發(fā)已經(jīng)非常緊迫和必要。

2.2 海洋石油勘探開(kāi)發(fā)事故案例分析

2010年4月20日，美國(guó)路易斯安那州一處英國(guó)石油公司BP租賃的“深水地平線(xiàn)”海上鉆探平臺(tái)發(fā)生爆炸，造成11名工作人員死亡，大約在36小時(shí)后于4月21日沉入路易斯安那州海岸外海。4月24日管道開(kāi)始漏油，至9月18日BP公司宣布徹底封死漏油油井止，共漏油超過(guò)400萬(wàn)桶，漏油污染面積大約相當(dāng)于美國(guó)東北部的馬里蘭州面積，威脅路易斯安那、佛羅里達(dá)及墨西哥灣沿岸各州的海岸。

事故專(zhuān)門(mén)調(diào)查組對(duì)此次事故進(jìn)行了全面細(xì)致地分析和總結(jié)，根據(jù)BP石油公司出版的事故調(diào)查報(bào)告，本次事故的主要原因?yàn)?

(1)設(shè)計(jì)方案變更增加了安全風(fēng)險(xiǎn)

完井套管串設(shè)計(jì)計(jì)劃采用“7″尾管懸掛固井+9 7/8″套管回接固井”設(shè)計(jì)方案，可提供四道密封防護(hù)(井底固井密封、所下尾管的懸掛器部位密封、尾管懸掛處的固井密封、井口密封總成密封)。施工前將完井方案調(diào)整為9 7/8″+7″復(fù)合套管一次下到井底的管串結(jié)構(gòu)，變更后的方案只能提供井底固井和井口密封總成兩道密封。

(2)施工過(guò)程多個(gè)環(huán)節(jié)存在漏洞

該井屬于低地溫梯度井，使用充氮?dú)馑酀{體系存在產(chǎn)生超緩凝現(xiàn)象的潛在風(fēng)險(xiǎn)。水泥候凝僅16.5小時(shí)后，用海水頂替井筒泥漿，壓力失衡，油氣突破尚未膠結(jié)水泥環(huán)上竄(也可能如BP所說(shuō)引發(fā)單流閥損壞)。固井水泥返高無(wú)法到達(dá)上層技術(shù)套管內(nèi)，為油氣上竄提供了通道。固井過(guò)程存在違章作業(yè)，沒(méi)有按要求充分循環(huán)泥漿，使井底含油氣的鉆井液上行至海底防噴器組上部，很可能導(dǎo)致溢流井噴。

(3)裝備管理和維護(hù)有缺陷

井口密封總成安裝完后，未按技術(shù)規(guī)程的要求在密封總成中安裝鎖止滑套，使密封系統(tǒng)留下缺陷。

(4)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)組織決策上出現(xiàn)一系列重大失誤

《美國(guó)BP在墨西哥灣災(zāi)難性事故及海上鉆井未來(lái)》結(jié)論中指出，Macondo油井爆炸的損失原本是可以避免的。Macondo油井井噴的直接原因可以歸結(jié)為由BP、Halliburton和 Transocean三家石油公司犯下的一系列可辨識(shí)的錯(cuò)誤。深海能源的勘探與開(kāi)采，涉及到一些無(wú)論是行業(yè)還是政府必須在未來(lái)去應(yīng)對(duì)、但尚未充分準(zhǔn)備好去應(yīng)對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)，需要研究?；A(chǔ)性的改革在常規(guī)監(jiān)督的監(jiān)管結(jié)構(gòu)和內(nèi)在的決策過(guò)程都是必需的，為了保證人類(lèi)的安全和環(huán)境的保護(hù)，對(duì)于能源勘探開(kāi)發(fā)的常規(guī)檢查需要改革。

大量事故原因基本都涵蓋了以下幾個(gè)方面:海洋石油作業(yè)井控技術(shù)、裝備失效及應(yīng)急技術(shù)不完善;惡劣的海洋環(huán)境，臺(tái)風(fēng)、巨浪、海冰、地震、海嘯等;平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，海洋石油作業(yè)設(shè)施結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)龐大;作業(yè)管理及措施失誤，以及設(shè)備本身的質(zhì)量問(wèn)題。

我們還必須從國(guó)內(nèi)外的海洋鉆井事故中找到規(guī)律性的問(wèn)題:一是勘探開(kāi)發(fā)的安全首先要從鉆井的源頭抓起，鉆井設(shè)計(jì)是核心。從井身設(shè)計(jì)到裝備設(shè)計(jì)，必須樣樣達(dá)標(biāo)，完全符合科學(xué)要求，符合現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)要求，符合技術(shù)規(guī)范。二是裝備制造必須質(zhì)量過(guò)硬，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，能夠接受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)。三是井控技術(shù)必須先進(jìn)，應(yīng)該在不同海域根據(jù)實(shí)況創(chuàng)新不同方法。井控是鉆井的關(guān)鍵，沒(méi)有科學(xué)井控和科學(xué)管理，事故將隨時(shí)可能發(fā)生。四是要有高素質(zhì)的作業(yè)隊(duì)伍，有效整合各個(gè)專(zhuān)業(yè)施工力量，過(guò)硬地完成任務(wù)。這支隊(duì)伍需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格培訓(xùn)和實(shí)踐鍛煉并受到實(shí)踐檢驗(yàn)。

2.3 海洋石油勘探開(kāi)發(fā)安全的科技問(wèn)題

2.3.1 海上油氣鉆井的關(guān)鍵安全技術(shù)

(1)設(shè)計(jì)和健康安全環(huán)保(Health，Safe and Environment，HSE)體系

海洋石油企業(yè)在從事海洋石油開(kāi)發(fā)過(guò)程中，如何有效對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估和控制，建立一種長(zhǎng)效的安全管理機(jī)制是關(guān)系企業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的重要前提。

(2)BOP(防噴器)及隔水管系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)、評(píng)估與控制技術(shù)

深水防噴器組是保證鉆井作業(yè)安全最關(guān)鍵的設(shè)備，其作用是在發(fā)生井噴或者井涌時(shí)控制井口壓力。目前關(guān)于深水防噴器組控制系統(tǒng)，其生產(chǎn)制造技術(shù)集中在少數(shù)外國(guó)公司手里。

(3)深水測(cè)試、完井過(guò)程管柱應(yīng)急解脫及回接技術(shù)

快速實(shí)現(xiàn)水下測(cè)試管柱的應(yīng)急解脫以及危險(xiǎn)解除之后的回接問(wèn)題是深水井測(cè)試、完井的一大挑戰(zhàn)。

(4)深水石油鉆井環(huán)境保護(hù)技術(shù)

鉆井系統(tǒng)需要在做好海洋安全環(huán)保工作的前提下，建立相應(yīng)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)和各種污染物處置技術(shù)及生態(tài)恢復(fù)技術(shù)。

2.3.2 海上油氣生產(chǎn)及集輸?shù)年P(guān)鍵安全技術(shù)

(1)海底管道。海底管道面臨潛在安全風(fēng)險(xiǎn)主要是兩類(lèi):一類(lèi)是環(huán)境侵蝕、材料老化、載荷作用、疲勞及外力等因素造成的損害。另一類(lèi)是固相生成(水合物、析蠟)、多相流腐蝕、固體顆粒沖蝕等管線(xiàn)內(nèi)流動(dòng)安全問(wèn)題，需要重點(diǎn)發(fā)展流動(dòng)安全控制技術(shù)和流動(dòng)安全監(jiān)測(cè)與流動(dòng)管理技術(shù)。

(2)生產(chǎn)平臺(tái)和浮式生產(chǎn)系統(tǒng)上部工藝及集輸安全技術(shù)。

(3)水下生產(chǎn)系統(tǒng)安全控制技術(shù)。

(4)海上溢油應(yīng)急反應(yīng)體系及治理技術(shù)。

2.3.3 海上油氣工程作業(yè)的關(guān)鍵安全技術(shù)

首先，海洋工程自身的結(jié)構(gòu)完整性是平臺(tái)安全問(wèn)題的重中之重，過(guò)去事故表明極端環(huán)境條件、腐蝕、疲勞等一系列問(wèn)題都可能導(dǎo)致平臺(tái)傾覆損毀。第二，海上設(shè)施在作業(yè)過(guò)程中將面臨包括火災(zāi)爆炸、船舶碰撞、高空落物等一系列重大風(fēng)險(xiǎn)，全面地考慮平臺(tái)作業(yè)過(guò)程中所允許接受的風(fēng)險(xiǎn)，最大程度降低海上設(shè)施的安全風(fēng)險(xiǎn)，必須從設(shè)計(jì)伊始加以系統(tǒng)地考慮。最后，廣泛地采用動(dòng)力定位系統(tǒng)是深水油氣田生產(chǎn)的重要技術(shù)特點(diǎn)之一，無(wú)論是動(dòng)力定位的鉆井平臺(tái)還是鋪管起重船，一起由于動(dòng)力定位失效而導(dǎo)致的移位事故可能帶來(lái)嚴(yán)重的后果。

2.3.4 海洋及灘涂油氣田的腐蝕與防護(hù)

海洋及灘涂油氣田開(kāi)發(fā)是一特殊工程，與陸上油田相比，環(huán)境復(fù)雜，要求高，難度大，腐蝕環(huán)境更為苛刻。海洋腐蝕區(qū)域劃分為海洋大氣區(qū)，浪花飛濺區(qū)，海洋潮差區(qū)，海水全浸區(qū)和海底泥土區(qū)五個(gè)區(qū)域。對(duì)于海洋及灘涂油氣田的腐蝕防護(hù)，應(yīng)根據(jù)所處腐蝕區(qū)帶的不同，分別進(jìn)行，具體措施如下:

(1)海洋大氣區(qū):石油平臺(tái)的大氣區(qū)，一般都采用涂層進(jìn)行保護(hù)。對(duì)一些形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如格柵等，也采用浸鍍鋅加涂層技術(shù)。近年來(lái)，噴涂鋁、鋅等金屬覆蓋層加涂層封閉技術(shù)已獲得日益廣泛的應(yīng)用。

(2)浪花飛濺區(qū)和海洋潮差區(qū):目前針對(duì)于浪花飛濺區(qū)和海洋潮差區(qū)最有效的防護(hù)措施是復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)。復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)由四層緊密相連的保護(hù)層組成，即礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、密封緩沖層和防蝕保護(hù)罩。其中礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶是核心部分，含有優(yōu)良的緩蝕成分，能夠有效地阻止腐蝕性介質(zhì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的侵蝕，并可帶水施工。密封緩沖層和防蝕保護(hù)罩具有良好的耐沖擊性能，不但能夠隔絕海水，還能夠抵御機(jī)械損傷對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的破壞。此外，復(fù)層礦脂包覆防腐蝕技術(shù)的施工工藝也至關(guān)重要。

(3)海水全浸區(qū)和海底泥土區(qū):這兩個(gè)區(qū)域的構(gòu)件可以采用陰極保護(hù)和涂層聯(lián)用的技術(shù)進(jìn)行防護(hù)。

2.3.5 海洋石油勘探開(kāi)發(fā)的供電安全［4］

海上采油平臺(tái)的用電系統(tǒng)是一個(gè)孤立運(yùn)行的電力系統(tǒng)，有獨(dú)立的發(fā)電機(jī)及備用發(fā)電機(jī)，其主要特點(diǎn)是:容量小，對(duì)保護(hù)和電網(wǎng)穩(wěn)定性要求高，抗干擾能力差。關(guān)鍵設(shè)備采用不間斷電源(UPS)供電，可保證重大事故后人員的及時(shí)撤離和重要閥門(mén)關(guān)閉。2008年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)開(kāi)始嘗試海洋采油平臺(tái)電力系統(tǒng)互聯(lián)，即將分布在方圓幾十海里內(nèi)的多個(gè)海洋石油平臺(tái)用電系統(tǒng)通過(guò)海底電纜互聯(lián)，形成一個(gè)規(guī)模更大的獨(dú)立電力系統(tǒng)運(yùn)行，以便更好地利用備用機(jī)組，提高平臺(tái)電力系統(tǒng)的抗干擾能力。隨著平臺(tái)電力系統(tǒng)互聯(lián)、柔性直流輸電技術(shù)引入、新能源并網(wǎng)等新情況的出現(xiàn)，海上平臺(tái)電力系統(tǒng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行中存在一些技術(shù)問(wèn)題，主要有:

(1)雷擊問(wèn)題。海上平臺(tái)設(shè)計(jì)參照船檢標(biāo)準(zhǔn)，其中對(duì)防范雷擊的要求過(guò)于簡(jiǎn)單。目前在平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中已逐漸開(kāi)始關(guān)注雷擊電流通道的設(shè)計(jì)以及避雷針的使用。

(2)系統(tǒng)建模仿真問(wèn)題。由于不掌握透平發(fā)電機(jī)的制造技術(shù)，目前所有海上平臺(tái)使用的都是美國(guó)solar公司生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)。solar公司對(duì)外不提供發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)模型(至少對(duì)中國(guó))，這對(duì)仿真分析的準(zhǔn)確性有極大影響。設(shè)計(jì)人員對(duì)采用經(jīng)典模型和參數(shù)的計(jì)算結(jié)果存疑。

(3)諧波污染問(wèn)題。海上平臺(tái)電力系統(tǒng)中存在大量諧波污染源。雖然諧波尚未引發(fā)平臺(tái)供電系統(tǒng)重要故障，但是諧波污染對(duì)供電設(shè)備的損害是一個(gè)積累過(guò)程。

(4)系統(tǒng)互聯(lián)帶來(lái)的系列問(wèn)題。海上平臺(tái)電力系統(tǒng)互聯(lián)之后，各種問(wèn)題陸續(xù)出現(xiàn)。許多陸上互聯(lián)系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題和使用的技術(shù)還未引起關(guān)注。

(5)海底電纜的保護(hù)問(wèn)題。海纜工作環(huán)境惡劣，如絕緣容易失效，外來(lái)船舶作業(yè)破壞，散熱效果差等。

2.4 海洋石油勘探開(kāi)發(fā)工作建議

為加快并有效開(kāi)展我國(guó)海洋石油資源的勘探、開(kāi)發(fā)與保護(hù)，建議在以下幾個(gè)方面采取措施:

(1)完善海洋資源開(kāi)發(fā)相關(guān)法律建設(shè)，突顯藍(lán)色國(guó)土開(kāi)發(fā)的神圣與責(zé)任。

國(guó)家宜出臺(tái)海洋資源開(kāi)發(fā)法規(guī)、條例，使海洋油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)和保護(hù)有法可依、有章可循。完善海洋石油工程技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，提高海洋石油工程裝備的建造安全等級(jí);保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境。

(2)成立國(guó)家層面的海洋石油專(zhuān)業(yè)化管理機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)海洋石油資源協(xié)調(diào)管理。

結(jié)合海洋石油工程信息系統(tǒng)，建立全國(guó)統(tǒng)一的海上應(yīng)急救助信息系統(tǒng)和指揮系統(tǒng)，對(duì)事故及救援信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸和更新，并在系統(tǒng)內(nèi)對(duì)救援人員和救援裝備進(jìn)行統(tǒng)一指揮和調(diào)配。提高海上應(yīng)急救助的反應(yīng)速度和應(yīng)急救助資源的使用效率。根據(jù)各海域的海洋石油勘探、開(kāi)發(fā)及運(yùn)輸?shù)葘?shí)際情況，在全國(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)一規(guī)劃和配置海上應(yīng)急救助裝備及設(shè)施，避免各大石油公司及相關(guān)部門(mén)出現(xiàn)重復(fù)規(guī)劃、重復(fù)購(gòu)置的現(xiàn)象。

(3)制定科學(xué)的海洋石油勘探開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略部署，實(shí)現(xiàn)凡是有油氣顯示的主權(quán)海域都有油氣勘探普查，凡是儲(chǔ)量探明區(qū)都有油氣開(kāi)發(fā)。

國(guó)家要全面制定海洋石油勘探開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略部署，鼓勵(lì)在主權(quán)海域、石油探明儲(chǔ)量區(qū)域進(jìn)行積極勘探開(kāi)發(fā)，并加強(qiáng)新區(qū)的詳查，現(xiàn)有油區(qū)的外圍勘探。國(guó)家海洋石油開(kāi)發(fā)部署在“十二五”規(guī)劃中應(yīng)有所體現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)凡是有油氣顯示的主權(quán)海域都有油氣勘探普查，凡是儲(chǔ)量探明區(qū)都有油氣開(kāi)發(fā)。

(4)國(guó)家加強(qiáng)石油基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，加強(qiáng)石油高端裝備的創(chuàng)新制造。

對(duì)石油平臺(tái)、半潛式鉆井船等大型石油鉆采設(shè)備的研發(fā)制造企業(yè)給予資金扶持，對(duì)包括鋼材、橡膠密封件等在內(nèi)的基礎(chǔ)材料、電子元器件提升更高品質(zhì)，以滿(mǎn)足海洋開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用要求，消除和降低因裝備、材料質(zhì)量而造成的安全隱患。

對(duì)類(lèi)似十二纜物探船舶等高科技水平的裝備，要在能夠建造鉆井船、平臺(tái)的基礎(chǔ)上，給予積極研發(fā)，在盡快的時(shí)間內(nèi)，使海洋石油勘探開(kāi)發(fā)的硬件水平和國(guó)外的差距縮小，并根據(jù)國(guó)情需要有所創(chuàng)新。

(5)大力開(kāi)展海洋石油勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵裝備與技術(shù)研究，成立國(guó)家海洋重點(diǎn)工程實(shí)驗(yàn)室。

我國(guó)目前沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的科研機(jī)構(gòu)、部門(mén)和實(shí)驗(yàn)室對(duì)海洋石油科技進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)、專(zhuān)題研究，相關(guān)科研人員力量分散，沒(méi)有形成合力。建立國(guó)家海洋重點(diǎn)工程(深水)實(shí)驗(yàn)室，設(shè)定科研攻關(guān)項(xiàng)目。在“十二五”期間拿下一批急需戰(zhàn)略科技項(xiàng)目，盡快改變我國(guó)在這方面的空缺、落后的局面。

1)成立高級(jí)別、高層次的海洋石油開(kāi)發(fā)技術(shù)研究機(jī)構(gòu);

2)完善灘淺海開(kāi)發(fā)安全保障技術(shù);

3)加快深水勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵裝備與技術(shù)的研發(fā)。

(6)建立科學(xué)嚴(yán)格的海洋石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，讓行業(yè)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，增加安全指數(shù)。

完善海洋石油工程技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，提高海洋石油工程裝備的建造安全等級(jí)。研究安全策略、安全管理、安全裝備和安全技術(shù)，建立和完善深水HSE管理體系的發(fā)展;通過(guò)海洋工程項(xiàng)目的開(kāi)展和項(xiàng)目研發(fā)，推動(dòng)海洋石油工程技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系的完善;建立一套完整的海洋石油工程相關(guān)的設(shè)施規(guī)范、專(zhuān)項(xiàng)系統(tǒng)及設(shè)備規(guī)范、推薦做法及專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)指南;提高海洋石油工程裝備設(shè)計(jì)、建造、檢驗(yàn)等方面的安全等級(jí)，降低海洋石油勘探開(kāi)發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)。

(7)積極對(duì)外合作，助推技術(shù)進(jìn)步，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，縮短與先進(jìn)國(guó)家的差距。

繼續(xù)堅(jiān)持改革開(kāi)放方針，尋求新時(shí)期與外方的合作方式。積極引進(jìn)高端人才，包括從國(guó)外高薪聘請(qǐng)頂尖人才，為我所用。

(8)強(qiáng)化海洋石油專(zhuān)業(yè)化人才隊(duì)伍建設(shè)，打造強(qiáng)有力的海洋科研與生產(chǎn)隊(duì)伍，提升國(guó)家海洋開(kāi)發(fā)實(shí)力。

完善人才培養(yǎng)機(jī)制，建設(shè)一支層次分明、結(jié)構(gòu)合理、專(zhuān)業(yè)配套的科技創(chuàng)新隊(duì)伍;以自我培育、引進(jìn)吸收相結(jié)合的方法，加快人才的培養(yǎng)，打造專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)合理的科技隊(duì)伍。

(9)加快深水基地建設(shè)，支持深水勘探開(kāi)發(fā)，保護(hù)海洋資源，彰顯國(guó)家主權(quán)。

在我國(guó)海域有部署地建立深水石油基地，是加速海洋油氣資源開(kāi)發(fā)，捍衛(wèi)國(guó)家主權(quán)和資源的需要。在已有海洋岸基石油基地的基礎(chǔ)上，尤為急需在南海建立深水石油基地;改進(jìn)強(qiáng)化已有沿海的岸基石油基地，將服務(wù)保障引向深水。

3 陸上石油和天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全［3，5］

3.1 石油和天然氣儲(chǔ)運(yùn)現(xiàn)狀

3.1.1 油氣運(yùn)輸現(xiàn)狀

目前我國(guó)天然氣管道在川渝、環(huán)渤海及長(zhǎng)三角地區(qū)已經(jīng)形成比較完善的區(qū)域性管網(wǎng)，中南地區(qū)、珠三角地區(qū)也基本形成了區(qū)域管網(wǎng)主體框架。川渝地區(qū)環(huán)形管網(wǎng)輸配能力達(dá)到200億 m3/年，環(huán)渤海和長(zhǎng)三角地區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)輸送能力超過(guò)210億m3/年和150億 m3/年。

近幾年來(lái)，中國(guó)液化天然氣發(fā)展很快，已建或擬在建項(xiàng)目主要分布在中國(guó)東部以及東南沿海。東南沿海地區(qū)管網(wǎng)輸送能力約為120億m3/年。

在東北、西北、華北、華東和中部地區(qū)形成了區(qū)域性的輸油管網(wǎng)。東北地區(qū)管網(wǎng)總長(zhǎng)約3000公里，年輸油能力4500萬(wàn)噸;西北地區(qū)原油管道總長(zhǎng)度約6600公里，年輸油能力約5000萬(wàn)噸;華北地區(qū)總長(zhǎng)約2000公里，年輸油能力約1700萬(wàn)噸;華東地區(qū)輸油管網(wǎng)總長(zhǎng)約4500公里，年輸油能力超過(guò)12000萬(wàn)噸;中部地區(qū)管道總長(zhǎng)約2500公里，年輸油能力超過(guò)1500萬(wàn)噸/年。

成品油管道近年來(lái)得到較大的發(fā)展，在西北、西南和珠三角地區(qū)已建成骨干輸油管道，形成了“西油東運(yùn)、北油南下”的格局。

3.1.2 油氣儲(chǔ)備現(xiàn)狀

2003年中央正式批準(zhǔn)實(shí)施我國(guó)的石油儲(chǔ)備方式，目前儲(chǔ)備方式為政府儲(chǔ)備和商業(yè)儲(chǔ)備并行，以國(guó)家儲(chǔ)備為主，三大石油公司商業(yè)儲(chǔ)備為輔?？偟氖蛢?chǔ)備能力已超過(guò)30天原油進(jìn)口量，但是離國(guó)際能源署(IEA)規(guī)定的90天石油凈進(jìn)口量的戰(zhàn)略性石油儲(chǔ)備還有很大距離。我國(guó)石油戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備分3期建設(shè)，第一期石油儲(chǔ)備基地分別位于浙江鎮(zhèn)海、岱山、山東黃島和遼寧大連，四大儲(chǔ)備基地主要采取地上儲(chǔ)油罐的儲(chǔ)備方式。2008年11月，我國(guó)第一期4個(gè)石油儲(chǔ)備基地全部建成投產(chǎn)，儲(chǔ)油能力為1620萬(wàn)m3;二期儲(chǔ)備規(guī)劃2800萬(wàn)m3;第三期遠(yuǎn)景規(guī)劃2800萬(wàn)m3。至 2020年，國(guó)家石油儲(chǔ)備能力提升到約8500萬(wàn)噸。

我國(guó)的儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)處于起步階段。截止到2010年，已經(jīng)建成儲(chǔ)氣庫(kù)11座，設(shè)計(jì)總庫(kù)容116億m3，設(shè)計(jì)工作氣57億m3。大港儲(chǔ)氣庫(kù)群已形成工作氣量17.71億m3，最大日采氣能力2259萬(wàn)m3;京58儲(chǔ)氣庫(kù)群已開(kāi)始注氣，2011年冬季將開(kāi)始參與調(diào)峰。目前在建儲(chǔ)氣庫(kù)項(xiàng)目有兩個(gè)，分別為金壇鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)和劉莊儲(chǔ)氣庫(kù)。2011年以來(lái)中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司加大了儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)力度，已經(jīng)列入新建計(jì)劃的儲(chǔ)氣庫(kù)有12座，爭(zhēng)取在2012年前建成投入運(yùn)行。

3.1.3 國(guó)內(nèi)油氣管道儲(chǔ)運(yùn)發(fā)展趨勢(shì)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新技術(shù)和新材料在油氣管道中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。例如:長(zhǎng)輸管道采用內(nèi)涂層減阻技術(shù);完善的調(diào)峰技術(shù);風(fēng)險(xiǎn)管理和完整性管理技術(shù)等。

在成品油管道發(fā)展方面正向著大口徑、大流量、多批次方向發(fā)展，除輸送成品油外，還輸送其他液體烴類(lèi)化合物。

在天然氣管道發(fā)展方面高壓力輸氣與高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度管材的組合是天然氣管道發(fā)展的最主要趨勢(shì)。另外，高壓富氣輸送技術(shù)及斷裂控制、多相混輸技術(shù)、天然氣水合物(NGH)儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)也需要加以關(guān)注。

在儲(chǔ)油庫(kù)方面應(yīng)積極加快慮鹽穴石油儲(chǔ)備庫(kù)的建設(shè)。

3.2 石油和天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全的主要科技問(wèn)題

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)油氣管道安全性依然有一定的差距。我國(guó)油氣管道事故率平均為3次/(千公里·年)，遠(yuǎn)高于美國(guó)的0.5次/(千公里·年)和歐洲的0.25次/(千公里·年)。

未來(lái)幾年，我國(guó)將進(jìn)入埋地管道建設(shè)和發(fā)展的高峰期，但我國(guó)管道安全及完整性管理的技術(shù)水平還不能適應(yīng)發(fā)展的要求，診斷、檢測(cè)監(jiān)測(cè)、應(yīng)急救援、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)支撐技術(shù)的發(fā)展還有待突破，相關(guān)的法律、法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)還不健全，我國(guó)油氣管道安全所面臨的形勢(shì)十分嚴(yán)峻。主要的安全科技問(wèn)題包括:

3.2.1 流動(dòng)安全保障技術(shù)

(1)原油管道流動(dòng)安全

易凝高粘原油流變性的惡化和管道內(nèi)壁結(jié)蠟都會(huì)導(dǎo)致管道沿程摩阻的升高，導(dǎo)致管道的運(yùn)行壓力超過(guò)其設(shè)計(jì)的最大允許操作壓力，繼而引發(fā)流動(dòng)安全問(wèn)題。原油的流變性變差和管道結(jié)蠟是導(dǎo)致原油管道流動(dòng)安全問(wèn)題的最主要因素。

(2)天然氣管道流動(dòng)安全

天然氣管道的流動(dòng)安全問(wèn)題主要考慮的是水合物冰堵，相應(yīng)地為防止和解除水合物在天然氣管道中堵塞所采取的一切措施及其開(kāi)展的相應(yīng)技術(shù)研發(fā)和支持，都屬于天然氣管道流動(dòng)保障技術(shù)研究和應(yīng)用的范圍。

3.2.2 安全預(yù)警與泄漏檢測(cè)

管道泄露檢測(cè)問(wèn)題國(guó)內(nèi)外除了采用傳統(tǒng)的人工巡線(xiàn)等人防措施外，所采用的技防手段就是在管道上加裝檢測(cè)流體泄漏后所引起的特性變化進(jìn)行報(bào)警和定位的泄漏檢測(cè)技術(shù)。管道安全預(yù)警技術(shù)主要針對(duì)管道運(yùn)行過(guò)程中所遭受的人為破壞、滑坡、泥石流等自然災(zāi)害，通過(guò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)檢測(cè)管道沿線(xiàn)的狀態(tài)變化和信號(hào)識(shí)別，從而對(duì)管道安全威脅事件進(jìn)行報(bào)警和定位。

3.2.3 完整性評(píng)價(jià)技術(shù)

管道完整性管理的基礎(chǔ)是完整性評(píng)價(jià)，包括管道本體的適用性評(píng)價(jià)、站場(chǎng)設(shè)施(壓縮機(jī)等)的故障診斷、地震及地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估等等。管道檢測(cè)與修復(fù)技術(shù)是完整性支持技術(shù)的重要組成部分，運(yùn)用完整性管理技術(shù)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)管體存在的缺陷，使管道始終處于受控狀態(tài)，充分滿(mǎn)足物理和功能上的完整，能夠確保管道始終處于完全可靠的服役狀態(tài)。

3.2.4 儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)評(píng)價(jià)技術(shù)

儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)評(píng)價(jià)技術(shù)包括如下六個(gè)方面:

(1)中低滲低壓水淹氣藏建庫(kù)技術(shù):儲(chǔ)氣庫(kù)長(zhǎng)效壓裂和酸化儲(chǔ)層改造技術(shù)、建庫(kù)氣水多相滲流機(jī)理、提高運(yùn)行壓力圈閉密封性評(píng)價(jià)技術(shù)等。

(2)水驅(qū)后期裂縫性油藏建庫(kù)技術(shù):雙重介質(zhì)儲(chǔ)層建庫(kù)油氣水多相滲流機(jī)理、次生氣頂穩(wěn)定形成與庫(kù)容評(píng)價(jià)技術(shù)、氣體向殘余油擴(kuò)散與溶解機(jī)理等。

(3)層狀鹽巖建庫(kù)技術(shù):多夾層鹽層夾層密封性評(píng)價(jià)技術(shù)、多夾層鹽層造腔控制方法、硬質(zhì)不溶夾層在水溶造腔過(guò)程中的受力分析等。

(4)含水層建庫(kù)技術(shù):水層圈閉篩選與勘查技術(shù)、圈閉氣體密封性評(píng)價(jià)、多孔介質(zhì)建庫(kù)氣水兩相滲流機(jī)理等。

(5)儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行優(yōu)化控制系統(tǒng)與安全監(jiān)測(cè)技術(shù)。

(6)重點(diǎn)地區(qū)的后備庫(kù)址篩選與評(píng)價(jià)。

3.2.5 天然氣中汞對(duì)儲(chǔ)運(yùn)安全的影響

天然氣中汞含量的高低直接關(guān)系到輸送管線(xiàn)安全性、沿線(xiàn)居民身體健康和生態(tài)環(huán)境污染，以及應(yīng)用設(shè)備的腐蝕。國(guó)內(nèi)外對(duì)天然氣中汞的研究還十分薄弱。分析技術(shù)和樣品采集不完善等諸多因素，導(dǎo)致油氣中汞及汞化合物附存形式的研究缺乏依據(jù)，研究和厘清主要含氣盆地和大中型氣田的天然氣中汞含量大小成為天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全、凈化環(huán)境和事關(guān)人民健康的一項(xiàng)重要工作。

3.2.6 腐蝕對(duì)油氣生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)的危害及防護(hù)

目前，我國(guó)大部分陸上油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入三次采油階段，大量采油用劑的注入給油田生產(chǎn)和集輸系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。腐蝕是造成石油工業(yè)中金屬設(shè)施破壞的主要原因之一。由于油氣的易燃、易爆及毒性等特點(diǎn)，腐蝕事故除造成重大的經(jīng)濟(jì)損失外，還會(huì)造成嚴(yán)重的傷亡事故和環(huán)境污染災(zāi)難。因腐蝕造成的災(zāi)難性后果也時(shí)有報(bào)道。

據(jù)國(guó)外的權(quán)威機(jī)構(gòu)估計(jì)，如果防腐蝕措施得當(dāng)，可以挽回30%～40%的腐蝕損失。因此，加強(qiáng)油氣工業(yè)的腐蝕與防護(hù)研究意義重大，不僅可以提高安全保障，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，還可以為石油工業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

(1)主要的腐蝕因素

1)大氣腐蝕

大氣腐蝕是最古老的腐蝕形式之一，全世界在大氣中使用的鋼材一般超過(guò)每年生產(chǎn)總量的60%，大氣腐蝕損失的金屬約占總損失量的50%以上，而碳鋼和普通低合金鋼的大氣腐蝕又占大氣腐蝕總損失的一半以上。

2)土壤腐蝕

土壤是一種多相的、具有生物學(xué)活性和離子導(dǎo)電性的、多孔的毛細(xì)管膠體體系，由各種顆粒狀的礦物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)及水分、空氣和微生物等組成。土壤腐蝕主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:土壤中水分和鹽類(lèi)的存在，使得土壤具有了電解質(zhì)的特征;土壤疏松，空氣較易滲透，且土壤含氣量可間接影響土壤的腐蝕過(guò)程;一些酸性礦物質(zhì)或來(lái)自生命代謝的酸性物質(zhì)會(huì)影響土壤的酸度，從而強(qiáng)化腐蝕;土壤中的微生物可通過(guò)新陳代謝產(chǎn)生有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸從而加劇了土壤的腐蝕性;由于外部環(huán)境的影響，在土壤中存在一種大小、方向都不固定的雜散電流，形成了外加電位差，使得金屬遭受腐蝕。

3)硫化氫腐蝕

硫化氫是油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中常見(jiàn)的一種腐蝕性氣體，其一方面來(lái)自含硫油田伴生氣在水中的溶解;另一方面來(lái)自硫酸鹽的還原菌分解。

普遍認(rèn)為，萌生裂紋的部位必須富集足夠的氫。鋼材的缺陷處、位錯(cuò)、三維應(yīng)力區(qū)等，這些缺陷與氫的結(jié)合能力很強(qiáng)，可將氫捕捉，這些缺陷處便成為氫的富集區(qū)。當(dāng)氫在金屬內(nèi)部這些缺陷處富集到一定程度，便會(huì)沉淀出氫氣。據(jù)估算，這種氫氣的強(qiáng)度可達(dá)300MPa，于是促進(jìn)鋼材的脆化，局部區(qū)域發(fā)生塑性變形，萌生裂紋導(dǎo)致開(kāi)裂。

4)二氧化碳腐蝕

二氧化碳是油氣工業(yè)中存在廣泛的天然氣或石油的伴生氣。溶入水的二氧化碳對(duì)鋼鐵有較強(qiáng)的腐蝕性，同pH值下二氧化碳總酸度比鹽酸高，對(duì)鋼鐵的腐蝕比鹽酸還嚴(yán)重，能使管道和設(shè)備發(fā)生早期腐蝕失效，在油氣田發(fā)生率高，危害性大。

(2)易發(fā)生腐蝕的主要環(huán)節(jié)及防護(hù)措施

1)鉆井過(guò)程中的腐蝕與防護(hù)

鉆井過(guò)程中鉆具腐蝕主要由鉆井液引起，鉆井液是指油氣鉆井過(guò)程中以其多種功能滿(mǎn)足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱(chēng)。鉆井液是油氣鉆井工程的重要組成部分，它在整個(gè)鉆井過(guò)程中起到了攜帶和懸浮鹽屑、穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力、冷卻和潤(rùn)滑鉆頭和鉆具、傳遞水動(dòng)力等作用。鉆井液的成分非常復(fù)雜，其腐蝕的因素主要有:常見(jiàn)的腐蝕劑有氧氣、二氧化碳、硫化氫、溶解鹽類(lèi)和酸等。

針對(duì)鉆井過(guò)程中的腐蝕特點(diǎn)，目前控制鉆具腐蝕的主要措施包括:控制鉆井液的腐蝕性，包括控制鉆井液的pH值、添加緩蝕劑、添加除氧劑、控制含沙量等;使用內(nèi)防腐層鉆桿;鉆井過(guò)程中的腐蝕監(jiān)測(cè)。

2)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕與防護(hù)

采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕主要包括油井的腐蝕、集輸系統(tǒng)中相關(guān)管線(xiàn)和設(shè)備的腐蝕及注水系統(tǒng)的腐蝕等。油井的腐蝕通常由采出液及伴生氣(CO2、H2S)所帶來(lái)。腐蝕發(fā)生的部位通常是井下工具、抽油桿、油管、套管等。集輸系統(tǒng)的腐蝕通常是指集輸管線(xiàn)的內(nèi)外腐蝕、相關(guān)設(shè)備的腐蝕等。注水系統(tǒng)的腐蝕主要跟注入的水質(zhì)有關(guān)，對(duì)于油田采出水回注系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如果水質(zhì)較差將會(huì)給注水管材、設(shè)備以至油層帶來(lái)腐蝕、堵塞、結(jié)垢三大問(wèn)題，是影響油田正常生產(chǎn)的主要危害因素。

針對(duì)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕，應(yīng)根據(jù)不同的腐蝕特點(diǎn)采取相應(yīng)的防護(hù)措施，對(duì)于油井套管、井下工具、抽油桿等可采取加內(nèi)外防腐層等措施;集輸系統(tǒng)管線(xiàn)除增加防腐層外，還可用電化學(xué)保護(hù)、加注緩蝕劑的方法;注水系統(tǒng)較為特殊，除腐蝕外，還存在堵塞和結(jié)垢的問(wèn)題。因此，除添加緩蝕劑外，有時(shí)還需要根據(jù)實(shí)際情況，添加阻垢劑、殺菌劑等水處理用劑。

3.3 加強(qiáng)石油、天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全的主要建議

結(jié)合現(xiàn)階段出現(xiàn)的油氣儲(chǔ)運(yùn)事故及安全問(wèn)題，建議國(guó)家從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)研究，以解決油氣儲(chǔ)運(yùn)安全本質(zhì)問(wèn)題。

(1)建設(shè)國(guó)家油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施完整性管理平臺(tái)

從國(guó)家層面組織中石油、中石化、中海油、中化集團(tuán)四大石油公司及地方企業(yè)，根據(jù)我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施安全情況，并結(jié)合現(xiàn)階段我國(guó)完整性管理技術(shù)現(xiàn)狀，收集、整理、分析油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施失效事故數(shù)據(jù);建立油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)信息與完整性評(píng)價(jià)體系;整理、借鑒國(guó)內(nèi)外油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施完整性管理的先進(jìn)技術(shù)和科學(xué)管理辦法;建立以上數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合信息平臺(tái)。

(2)加強(qiáng)天然氣中汞含量的檢測(cè)及脫汞研究

汞是天然氣中一種常見(jiàn)的有害重金屬元素，汞不僅腐蝕設(shè)備，引起氣體泄漏，甚至是災(zāi)難性事故，而且還會(huì)破壞人的神經(jīng)系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)，給天然氣生產(chǎn)、輸送、存儲(chǔ)和利用帶來(lái)很大安全威脅。建議:① 加強(qiáng)天然氣中汞的檢測(cè)技術(shù)研究。② 加強(qiáng)全國(guó)主要?dú)馓?、重要管線(xiàn)和用戶(hù)天然氣汞含量的監(jiān)測(cè)。③加強(qiáng)天然氣中汞的危害性研究。④ 加強(qiáng)汞的脫除方法的研究。

(3)加強(qiáng)對(duì)國(guó)家重大儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究

重大儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)包括設(shè)計(jì)、施工及維搶修的各個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)該從國(guó)家層面組織國(guó)內(nèi)外共同進(jìn)行攻關(guān)，并做到技術(shù)共享，以免不同企業(yè)分別進(jìn)行研究，造成人員、資金和時(shí)間的浪費(fèi)。這些環(huán)節(jié)主要包括:設(shè)計(jì)、材料與焊接、防腐、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、維搶修。

(4)加強(qiáng)我國(guó)儲(chǔ)氣庫(kù)選址和建庫(kù)技術(shù)研究

我國(guó)地下儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)剛剛起步，現(xiàn)有的地下儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰能力不足，使得季節(jié)調(diào)峰應(yīng)急面臨著風(fēng)險(xiǎn)，必須結(jié)合我國(guó)天然氣供應(yīng)特點(diǎn)，根據(jù)我國(guó)復(fù)雜的建庫(kù)地質(zhì)條件，加大前期庫(kù)址評(píng)價(jià)研究，加強(qiáng)儲(chǔ)氣庫(kù)建庫(kù)技術(shù)研究。

4 主要建議

(1)完善海洋資源開(kāi)發(fā)相關(guān)法律建設(shè)。國(guó)家宜出臺(tái)海洋資源開(kāi)發(fā)法規(guī)、條例，使海洋油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)和保護(hù)有法可依、有章可循。完善海洋石油工程技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，提高海洋石油工程裝備的建造安全等級(jí)，保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境。

(2)成立國(guó)家層面的海洋石油專(zhuān)業(yè)化管理機(jī)構(gòu)。加強(qiáng)海洋石油資源協(xié)調(diào)管理，建立全國(guó)統(tǒng)一的海上應(yīng)急救助信息系統(tǒng)和指揮系統(tǒng)，對(duì)救援人員和救援裝備進(jìn)行統(tǒng)一指揮和調(diào)配，提高海上應(yīng)急救助的反應(yīng)速度和應(yīng)急救助資源的使用效率。避免各大石油公司及相關(guān)部門(mén)出現(xiàn)重復(fù)規(guī)劃、重復(fù)購(gòu)置的現(xiàn)象。

(3)加強(qiáng)海洋油氣資源勘探詳查。凡是有油氣顯示的主權(quán)海域都要有油氣勘探普查，凡是儲(chǔ)量探明區(qū)都要有油氣開(kāi)發(fā)。加快深水基地建設(shè)，支持深水勘探，保護(hù)海洋資源，彰顯國(guó)家主權(quán)。國(guó)家要全面制定海洋勘探開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略部署，在主權(quán)海域、石油探明儲(chǔ)量區(qū)域進(jìn)行積極勘探開(kāi)發(fā)，并加強(qiáng)新區(qū)的詳查，現(xiàn)有油區(qū)的外圍勘探。尤為急需在南海建立深水石油基地;改進(jìn)強(qiáng)化已有沿海的岸基石油基地，將服務(wù)保障引向深水。

(4)建立科學(xué)嚴(yán)格的海洋石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系。完善海洋石油工程技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，提高海洋石油工程裝備的建造安全等級(jí)。研究安全策略、安全管理、安全裝備和安全技術(shù)，建立和完善深水健康安全環(huán)保管理體系;建立完整的海洋石油工程相關(guān)的設(shè)施規(guī)范、專(zhuān)項(xiàng)系統(tǒng)及設(shè)備規(guī)范、推薦做法及專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)指南;提高海洋石油工程裝備設(shè)計(jì)、建造、檢驗(yàn)等方面的安全等級(jí)，降低海洋石油勘探開(kāi)發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)。

(5)加強(qiáng)海洋石油工業(yè)高端裝備的創(chuàng)新制造。大力開(kāi)展海洋石油勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵裝備與技術(shù)研究，成立國(guó)家海洋重點(diǎn)工程實(shí)驗(yàn)室。加強(qiáng)海洋石油工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的創(chuàng)新制造。

(6)建設(shè)國(guó)家油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施完整性管理平臺(tái)。組織中石油、中石化、中海油、中化集團(tuán)四大石油公司及地方企業(yè)，收集并整理分析所有能收集到的油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施失效事故數(shù)據(jù)，建立油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)信息與完整性評(píng)價(jià)體系，特別是關(guān)系到國(guó)家和地方安全的重大儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施;收集國(guó)內(nèi)外油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施完整性管理的先進(jìn)技術(shù)和科學(xué)管理辦法;建立以上數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合信息平臺(tái)，并及時(shí)更新，以保障國(guó)家油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施完整性管理和安全運(yùn)行。

(7)加強(qiáng)國(guó)家重大儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究。從國(guó)家層面組織重大關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)，并做到技術(shù)共享，關(guān)鍵技術(shù)包括設(shè)計(jì)、施工、材料、防腐、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及維搶修等各個(gè)環(huán)節(jié)。

(8)加強(qiáng)天然氣中汞含量的檢測(cè)及脫汞研究。汞是天然氣中一種常見(jiàn)的有害重金屬元素，汞不僅腐蝕設(shè)備，引起氣體泄漏，而且還會(huì)危害人體健康。應(yīng)加強(qiáng)天然氣中汞的成因和檢測(cè)技術(shù)研究，加強(qiáng)汞及其他有害氣體的監(jiān)測(cè)和脫除方法的研究。

(9)加強(qiáng)我國(guó)儲(chǔ)油庫(kù)、儲(chǔ)氣庫(kù)選址和建庫(kù)技術(shù)研究

儲(chǔ)油庫(kù)、儲(chǔ)氣庫(kù)選址和建庫(kù)具有戰(zhàn)略意義。在我國(guó)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)過(guò)程中，形成了一系列鹽層儲(chǔ)庫(kù)建設(shè)技術(shù)，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的研究，并用于石油戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備庫(kù)的建設(shè)。

［1］嚴(yán)陸光，黃常綱，譚宗穎，等(Yan Luguang，Huang Changgang，Tan Zongying，et al.).我國(guó)近期化石能源發(fā)展的展望、特點(diǎn)與生產(chǎn)及儲(chǔ)運(yùn)安全的重要性(The prospects and characteristics of fossil energy development in the near future in China and the safety importance of it’s production，storage and transport)［R］.咨詢(xún)專(zhuān)家組報(bào)告(Report of consulting specialist group)，2011.7.

［2］劉光鼎，孫振純，姜偉，等(Liu Guangding，Sun Zhenchun，Jiang Wei，et al.).海上油氣勘探與開(kāi)發(fā)過(guò)程中安全科技問(wèn)題的研究(A study on safety technology for offshore oil developing)［R］.咨詢(xún)專(zhuān)家組報(bào)告(Report of consulting specialist group)，2011.7.

［3］戴金星，胡國(guó)藝，馮斌，等(Dai Jinxing，Hu Guoyi，F(xiàn)eng Bin，et al.).石油、天然氣管道儲(chǔ)運(yùn)安全研究(A study on safety technology for petroleum and natural gas storage and transport)［R］.咨詢(xún)專(zhuān)家組報(bào)告 (Report of consulting specialist group)，2011.7.

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［5］侯保榮，王靜，劉欣，等 (Hou Baorong，Wang Jing，Liu Xin，et al.).我國(guó)油氣工業(yè)腐蝕與防護(hù)的發(fā)展與展望(The developments and prospects of rust and it’s protection in petroleum and natural gas industry)［R］.咨詢(xún)專(zhuān)家組報(bào)告 (Report of consulting specialist group)，2011.7.