王 東

（天津津港拓海船舶設(shè)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(jì)人類重要的能源基地。海洋能源的開發(fā)不僅是保障國家能源的重要舉措，又體現(xiàn)了國家的綜合國力[1]。我國目前正處于高速發(fā)展階段，海洋能源作為我國能源的重要發(fā)展空間，同時也是戰(zhàn)略性資源寶庫，大力開發(fā)海洋能源技術(shù)與設(shè)備對于維護(hù)我國海洋資源權(quán)益、發(fā)展生存空間具有重要深遠(yuǎn)的意義。

1 海上油氣勘探開發(fā)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(fā)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(chǎn)量逐漸增長，但仍有很多地區(qū)尚未開發(fā)，對于深部海域的油氣勘探工作才剛剛開始，有繼續(xù)開發(fā)的必要，很有可能蘊含著大量的資源，對于已開發(fā)資源中提高石油開采技術(shù)非常有必要，暗示著在油、氣開采方面的技術(shù)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(jù)不完全統(tǒng)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(dá)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(fā)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(jīng)發(fā)現(xiàn)了60多個油氣田，產(chǎn)量已超過3000 萬噸。還有很多的資源有待開發(fā)，提升開采技術(shù)，提高開采量，迫在眉睫。

2 海洋石油勘探主要設(shè)備

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

2.1 導(dǎo)管架平臺

導(dǎo)管架平臺是由平臺甲板和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組成，承受作業(yè)機器和層間立柱等結(jié)構(gòu)組成平臺甲板。上層平臺的作用是放置絞車、生活設(shè)備等。下層平臺的作用是放置防噴器、倉庫等。導(dǎo)管架和樁共同組成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)導(dǎo)管架提高結(jié)構(gòu)的剛度是通過增加鋼材實現(xiàn)的。

2.2 順應(yīng)塔平臺

順應(yīng)塔平臺可以起到支撐導(dǎo)管架鋼制結(jié)構(gòu)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(fēng)載荷而移動，后者不能。順應(yīng)塔平臺通過降低結(jié)構(gòu)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(yīng)樁塔等3 種。

2.3 張力腿平臺

張力腿平臺按結(jié)構(gòu)分兩代：第一代是傳統(tǒng)類型，第二代分為SeaStar、MOSES 和延伸系列。其優(yōu)點是抗惡劣環(huán)境能力較突出、設(shè)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(chǔ)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(jīng)典式，第二代是構(gòu)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(chǎn)設(shè)備

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

2.6 半潛式生產(chǎn)平臺

該平臺可以在非常惡劣的海域作業(yè)，外形結(jié)構(gòu)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(chǎn)設(shè)施

深海浮式生產(chǎn)系統(tǒng)需要水下生產(chǎn)設(shè)備，典型的浮氏生產(chǎn)系統(tǒng)由管線、海底井口、水下采油樹、海底管匯等部分組成。

3 國產(chǎn)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(jīng)逐漸增加[5]。目前，我國對于海上油氣開采技術(shù)的重視度逐漸提高，對造船業(yè)的發(fā)展提供了助力，間接造成國內(nèi)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(yè)三大指標(biāo)已躍升為世界首位。

3.2 我國海洋石油裝備生產(chǎn)情況

（1）研發(fā)力量薄弱。海洋石油開采的作業(yè)環(huán)境惡劣，對于設(shè)備的要求比較高，工藝復(fù)雜，自動化程度高。而我國在海洋石油設(shè)備方面的技術(shù)研究還處于探索階段，很多領(lǐng)域的技術(shù)研究甚至處于空白狀態(tài)，研發(fā)設(shè)計力量尚有很多不足。

（2）石油裝備設(shè)計無法滿足海洋環(huán)境要求。鉆機主體的部分品種較單一，受陸地鉆機設(shè)計的思想影響，井架結(jié)構(gòu)控制的不理想，井口自動化目前在我國屬于技術(shù)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(yè)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(tài)和靜態(tài)工況使用要求具有大功率、高扭矩、高轉(zhuǎn)速的海洋平臺頂部驅(qū)動。我國目前生產(chǎn)的交流變頻傳動系統(tǒng)、海洋鉆井電站不能滿足實際需求，作業(yè)平臺升降機和鉆井國內(nèi)還無法生產(chǎn)，水下設(shè)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(fā)裝備發(fā)展前景

4.1 海洋工程設(shè)備的未來前景

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

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

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

4.2 我國石油海洋勘探設(shè)備發(fā)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(nèi)還是國外海上油氣勘探區(qū)域，都需要準(zhǔn)備由淺海到更深海域的作業(yè)裝備，對于能適應(yīng)深海環(huán)境的水下技術(shù)設(shè)備的開發(fā)更是需求迫切。

5 結(jié)束語

目前，激烈的國際競爭，快速發(fā)展的科技，都需要我國海洋油氣勘探技術(shù)快速提高，要加快海洋石油作業(yè)裝備的開發(fā)生產(chǎn)進(jìn)程，其中最為關(guān)鍵的水下設(shè)備研發(fā)更是急不可待?？傊?，我國目前海洋能源技術(shù)與西方先進(jìn)國家存在較大差距，尤其是深海的開發(fā)領(lǐng)域、應(yīng)急救援、深海工程等方面嚴(yán)重制約我國尤其資源的開發(fā)。因此，制定中長期海洋發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，充分利用各項社會資源，加大國際合作力度，全力開發(fā)海洋勘探核心技術(shù)非常必要。加快建設(shè)具備綜合實力的海洋能源工程，發(fā)展海洋開發(fā)技術(shù)，維護(hù)我國海洋主權(quán)勢在必行。