楊鑫

（中海油田服務(wù)股份有限公司，天津 300459）

0.引言

我國(guó)海洋石油儲(chǔ)備充足，這是進(jìn)行石油勘探的良好基礎(chǔ)。我國(guó)石油公司已投資開(kāi)發(fā)油田50多個(gè)，在海洋的鉆井深度超過(guò)1500m，為推動(dòng)深?？碧教峁┝藦?qiáng)力的技術(shù)支撐，但沿海地區(qū)的勘探技術(shù)仍需要進(jìn)行升級(jí)。海上油田生產(chǎn)設(shè)施嚴(yán)重依賴水深選擇生產(chǎn)設(shè)備，但大量設(shè)備的使用壽命高于平均壽命，存在故障風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，我國(guó)在沿海油輪方面的研發(fā)薄弱，而油氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)于依賴海上氣候因素，所以必須對(duì)海上石油生產(chǎn)和開(kāi)采進(jìn)行深入研究，對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。

1.我國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)設(shè)備的具體現(xiàn)狀

1.1 行業(yè)起步落后，但技術(shù)發(fā)展迅速

我國(guó)近海石油工業(yè)自20世紀(jì)70年代以來(lái)已經(jīng)蓬勃發(fā)展了幾十年，可用技術(shù)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)呈現(xiàn)出快速的全球化趨勢(shì)。石油勘探海域的開(kāi)發(fā)由淺海走向深海，在過(guò)去，我國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)行業(yè)不涉及深水鉆探，其主要原因是沿海石油開(kāi)發(fā)與陸地勘探的開(kāi)發(fā)工作環(huán)境完全不同，且過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，對(duì)設(shè)備和技術(shù)的自動(dòng)化程度以及操作系統(tǒng)的要求都很高。不過(guò)，得益于第六代深水鉆機(jī)的研發(fā)成功和發(fā)展，我國(guó)的深海鉆機(jī)又邁出了一大步，填補(bǔ)了我國(guó)深水勘探的空白[1]。

1.2 海洋石油勘探開(kāi)發(fā)行業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量存在增長(zhǎng)空間

雖然我國(guó)有很多公司制造海上石油勘探的輔助設(shè)備，但其中許多公司仍在繼續(xù)制造其中的小部件，例如鉆井拋光模塊。部分公司目前正在投資大規(guī)模開(kāi)發(fā)海上石油勘探設(shè)施，加強(qiáng)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的建設(shè)。因此，根據(jù)目前的發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)未來(lái)的石油開(kāi)采產(chǎn)量會(huì)有一定的增長(zhǎng)空間。

1.3 海域規(guī)模不再受限于裝備

在摒棄了傳統(tǒng)的海洋石油勘探思路后，我國(guó)用于推進(jìn)海洋石油勘探的滑輪、轉(zhuǎn)盤(pán)、泥漿泵等設(shè)備類(lèi)型呈現(xiàn)出鮮明的文化特色，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)且易于控制。同時(shí)，由于海洋石油檢測(cè)技術(shù)的逐步完善，鹽化設(shè)備、凈化器、離心機(jī)等沿海抽取設(shè)備的穩(wěn)定性得到顯著提高，減少了設(shè)備損壞率，有效減少了運(yùn)行過(guò)程中的短路和技術(shù)缺陷問(wèn)題，進(jìn)而使操作者可以減少對(duì)安全問(wèn)題的擔(dān)憂。

1.4 海洋石油配套設(shè)備水平得到提高

眼下，我國(guó)海洋石油企業(yè)與特定裝備廠商長(zhǎng)期合作。例如，我國(guó)海洋油田設(shè)備主要由美國(guó)越洋、TSC、荷蘭藍(lán)水等公司提供，但這并不意味著我國(guó)石油設(shè)備制造領(lǐng)域的空白。近幾年，部分石油機(jī)械有限公司等其他制造商都涉及了石油配套設(shè)備的制造，并且將達(dá)到國(guó)際實(shí)踐的水平。現(xiàn)階段的配套設(shè)備需保證其運(yùn)行的高功率、扭矩、速度、自動(dòng)化等，以滿足實(shí)際條件。我國(guó)在勘探工作中的潛水排水污水泵、深水泵、萬(wàn)能接頭、膨脹接頭等必須通過(guò)進(jìn)口提供。

1.5 設(shè)計(jì)研發(fā)能力較低

海洋石油勘探的工作區(qū)域與海岸完全不同，所需操作系統(tǒng)復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化系統(tǒng)的需求量很大。但是，我國(guó)海洋先進(jìn)勘探設(shè)備的測(cè)試才剛剛開(kāi)始，很多領(lǐng)域還是空白的，所以制造和開(kāi)發(fā)的能力有限。

1.6 石油裝備的設(shè)計(jì)與海洋環(huán)境要求存在差距

鉆機(jī)主體由若干葉片、滑輪、泥管和轉(zhuǎn)盤(pán)組成。由于設(shè)計(jì)裝置的強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，無(wú)法適當(dāng)控制裝備的承載重量和功率。必須實(shí)現(xiàn)鉆孔自動(dòng)化，這些是目前裝備機(jī)械化中往往出現(xiàn)的問(wèn)題。海上鉆井平臺(tái)需提供振動(dòng)篩，沙泵，高速除泥器，并延長(zhǎng)其使用壽命，而在海上開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)具有一定難度，與實(shí)際的要求還存在差距。

2.我國(guó)海洋石油開(kāi)發(fā)裝備分析

海上石油生產(chǎn)對(duì)我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展非常重要， 海上石油供應(yīng)是一種在海洋中提取油氣的技術(shù)方法。海上石油生產(chǎn)設(shè)施分為定制生產(chǎn)設(shè)施、浮式生產(chǎn)設(shè)施、水下生產(chǎn)設(shè)施。海上石油生產(chǎn)設(shè)施根據(jù)水深需要不同類(lèi)型的工作設(shè)備。不同深度平臺(tái)的制造設(shè)施適應(yīng)范圍如表1所示。用于海洋石油勘探的平臺(tái)設(shè)備需統(tǒng)一遵守自下而上的提升步驟，且我國(guó)沿海油田大多采用自升式平臺(tái)。

表1 各平臺(tái)的適應(yīng)水深范圍

2.1 導(dǎo)管架平臺(tái)

導(dǎo)管架平臺(tái)它有一個(gè)上層建筑（即平臺(tái)設(shè)計(jì)）的結(jié)構(gòu)。上部由平臺(tái)甲板和立柱組成，更容易接觸到較高的品絲底部。上部平臺(tái)用于放置船、滑輪、鉆井工具；下部平臺(tái)用于公用設(shè)施、管道、泥漿池、通風(fēng)機(jī)、動(dòng)力室、水泥器具等，最初的設(shè)計(jì)包括夾導(dǎo)管架樁。在強(qiáng)風(fēng)條件下，波浪時(shí)間約為13s～15s，應(yīng)通過(guò)添加金屬來(lái)增加結(jié)構(gòu)的剛度，并創(chuàng)造小于6s的振動(dòng)時(shí)間。

2.2 對(duì)應(yīng)塔平臺(tái)

它與類(lèi)似于固定平臺(tái)的塔式平臺(tái)兼容，因?yàn)閮烧叨季哂斜Ｗo(hù)設(shè)備的鋼護(hù)套結(jié)構(gòu)。不同的是，對(duì)應(yīng)塔平臺(tái)隨著水流或空氣載荷而移動(dòng)。塔內(nèi)自然振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間超過(guò)30s，會(huì)一定程度降低共振保護(hù)波的剛度。塔式平臺(tái)的主要類(lèi)型以繩索塔、吊塔和安裝堆塔為主。

2.3 浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船

浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船具有3個(gè)組成部分：高級(jí)模塊、主體、錨系統(tǒng)。事實(shí)上，浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船的形成并不是按其功能劃分的。上部裝有油、氣、污水處理系統(tǒng)所必需的設(shè)備用于維持精煉類(lèi)型的原油。飽和系統(tǒng)將浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船的船體連接到海底，并調(diào)節(jié)船體的運(yùn)動(dòng)，確保其長(zhǎng)期安全運(yùn)行。浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船是一種潛在的技術(shù)關(guān)鍵型海上石油生產(chǎn)方法，適用于深水油井施工，工作水深可達(dá)2000m以上。

2.4 半潛式設(shè)計(jì)平臺(tái)

半潛式制造平臺(tái)適用于環(huán)境惡劣的地區(qū)，其負(fù)載增加、外形簡(jiǎn)便，由堅(jiān)固的鋼材制成，使得從深海提取石油的工作比以往任何時(shí)候都更容易。

2.5 水下制造設(shè)施

水下建設(shè)設(shè)施包括深水生產(chǎn)系統(tǒng)。典型的水下設(shè)施包括水下采油樹(shù)、鉆孔中的生產(chǎn)柱、水下鉆孔、水下收集器以及泵，還有平臺(tái)管理系統(tǒng)或采樹(shù)器水下系統(tǒng)。

2.6 鉆機(jī)平臺(tái)

我國(guó)鉆機(jī)平臺(tái)的平均年齡如果很大，那么此鉆機(jī)很快就會(huì)被淘汰。其中，自升式鉆機(jī)的平均壽命最長(zhǎng)，目前對(duì)這種良好性能的鉆機(jī)的需求逐漸增加。與此同時(shí)，我國(guó)逐漸加大對(duì)沿?？碧郊夹g(shù)的重視，帶動(dòng)了船舶業(yè)的發(fā)展，間接帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)外石油市場(chǎng)的空前發(fā)展。近年來(lái)，隨著造船數(shù)量的持續(xù)增長(zhǎng)我國(guó)造船業(yè)的整體水平躍居世界前列。

3.我國(guó)海洋石油勘探開(kāi)發(fā)裝備的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)石油勘探裝備是海上石油勘探的重要保障。無(wú)論是內(nèi)陸還是近海石油勘探區(qū)，對(duì)勘探設(shè)施都應(yīng)該進(jìn)行升級(jí)，使其可適應(yīng)深海區(qū)域的迫切需要。由于我國(guó)石油勘探行業(yè)發(fā)展不足，要在我國(guó)范圍內(nèi)逐步使用國(guó)外的設(shè)備技術(shù)，需要加強(qiáng)在這方面的學(xué)習(xí)。同時(shí)，當(dāng)務(wù)之急是必須積極努力增加我國(guó)自主研發(fā)的機(jī)會(huì)，為整體的石油設(shè)備發(fā)展做出貢獻(xiàn)。以下是我國(guó)海洋石油勘探開(kāi)發(fā)設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的具體趨勢(shì)[2]。

3.1 發(fā)展先進(jìn)技術(shù)

海洋石油勘探和制造技術(shù)的發(fā)展，如先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)、信息資源管理技術(shù)、高成本風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)等要求所有制造商和工作人員都具備高水平的技術(shù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。因此，工作人員應(yīng)積極學(xué)習(xí)有關(guān)海洋資源等先進(jìn)科學(xué)知識(shí)，提高在海洋采礦業(yè)方面的技術(shù)水平。我國(guó)在導(dǎo)管架、補(bǔ)給船等領(lǐng)域的技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)已經(jīng)相當(dāng)成熟，“五型六艦”等全球主要海洋工程裝備數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，且一體化的船舶研制成功。同時(shí)，必須積極追求世界一流的設(shè)備應(yīng)用。在全球范圍內(nèi)，挪威、瑞典、英國(guó)、美國(guó)等國(guó)家作為海洋船舶工業(yè)的第一梯隊(duì)，對(duì)包括深水技術(shù)在內(nèi)的技術(shù)生產(chǎn)的控制工作最為嚴(yán)格。其中，英國(guó)在采礦電子設(shè)備的發(fā)展和其他可再生資源方面也處于領(lǐng)先地位，而美國(guó)在海洋生產(chǎn)技術(shù)方面也處于領(lǐng)先地位。對(duì)此，我國(guó)必須以創(chuàng)新和科研相結(jié)合的方式，在加大海洋船舶高層次人才培養(yǎng)力度的同時(shí)不斷提高科學(xué)水平技術(shù)，促進(jìn)海洋石油設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)。

3.2 向規(guī)?；较虬l(fā)展

海洋石油測(cè)試和制造行業(yè)是一個(gè)技術(shù)復(fù)雜、多樣化的獨(dú)特行業(yè)。需持續(xù)更換鉆機(jī)，需要錨固系統(tǒng)或動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)保證鉆機(jī)的平穩(wěn)性，保證動(dòng)力定位系統(tǒng)的安裝支架約為5m，動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)由聲納發(fā)生器、接收器、信號(hào)傳感器、計(jì)算機(jī)終端組成，可以測(cè)量真實(shí)偏移值、體對(duì)正外觀等。其中，需要多個(gè)配合系統(tǒng)進(jìn)行合作。因此，如果我國(guó)建立勘探和清潔產(chǎn)業(yè)，需要制定共同的計(jì)劃，從更廣闊的角度制定推廣策略，創(chuàng)建設(shè)計(jì)體系，建造沿海設(shè)備，收集資源等。加強(qiáng)系統(tǒng)測(cè)試，而從宏觀升級(jí)模式可知，單臺(tái)石油鉆機(jī)的發(fā)展直接關(guān)系到我國(guó)沿海石油勘探與修復(fù)行業(yè)的整體專(zhuān)業(yè)水平。

3.3 向綜合化方向發(fā)展

在高效利用海洋石油勘探和煉油設(shè)備的情況下，人員保護(hù)、設(shè)備日常安全、通信可靠性都很重要。因此，人們?cè)诳碧绞秃烷_(kāi)發(fā)船舶時(shí)不僅要注重對(duì)工作人員的設(shè)備生產(chǎn)和技術(shù)培訓(xùn)更要從服務(wù)、檢驗(yàn)、管理和行政等方面提高海洋石油設(shè)備的整體使用水平。加強(qiáng)各部門(mén)之間的互相溝通，在各個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。尤其要首先培訓(xùn)先進(jìn)的油品檢測(cè)設(shè)備、制造設(shè)備的工作人員，使設(shè)備能科學(xué)、準(zhǔn)確地與工作質(zhì)量相適應(yīng)。

3.4 向多領(lǐng)域方面發(fā)展

需要在合理發(fā)展的基礎(chǔ)上逐步完成對(duì)海洋石油試驗(yàn)和勘探裝備的改進(jìn)，將顯著增加石油產(chǎn)量。因此，海洋石油的勘探開(kāi)發(fā)還需要海洋工程、機(jī)械動(dòng)力學(xué)、力學(xué)、電氣工程、化學(xué)工程、地質(zhì)環(huán)保工程等多工程的融合發(fā)展[3]。這就要求我國(guó)加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)合作，深化不同學(xué)科間的互動(dòng)，同時(shí)加強(qiáng)海洋石油開(kāi)發(fā)裝備的改進(jìn)和完善，培養(yǎng)高層次人才，攻克技術(shù)難題，推動(dòng)海洋石油的勘探發(fā)展。

3.5 向著安全化發(fā)展

首先，海洋石油工程結(jié)構(gòu)的布局是解決平臺(tái)安全問(wèn)題的第一步。過(guò)去的一些事故表明，環(huán)境條件、工作疲勞等許多問(wèn)題都可能導(dǎo)致平臺(tái)倒塌或損壞。然后平臺(tái)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，沿海建筑會(huì)面臨火災(zāi)、爆炸、沉船、滑坡等一系列重大危險(xiǎn)，要考慮平臺(tái)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的所有潛在風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)沿海安全。最后，在深水中廣泛使用強(qiáng)大的蒸汽系統(tǒng)是石油勘探過(guò)程中最重要的技術(shù)之一。無(wú)論是動(dòng)力定位鉆機(jī)還是泵車(chē)起重機(jī)因停電引起的移動(dòng)故障都可能很?chē)?yán)重。

創(chuàng)建備份設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試操作過(guò)程中要求各級(jí)員工在其崗位上承擔(dān)起自身的職責(zé)，以便在其運(yùn)營(yíng)中進(jìn)行合理操作。例如，現(xiàn)場(chǎng)主管負(fù)責(zé)合理指揮整個(gè)工程系統(tǒng)。其中，每個(gè)承包商都對(duì)他自己所領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)。儀器工程師必須控制工程工具和設(shè)備以及每個(gè)平臺(tái)的位置，對(duì)自己以及周?chē)说陌踩?fù)責(zé)。如此，才能提高石油勘探開(kāi)發(fā)設(shè)備的整體可靠性和安全性。

3.6 建立激勵(lì)階梯

進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)工作人員的激勵(lì)途徑，實(shí)現(xiàn)個(gè)人技能的有效提升，與員工的進(jìn)步結(jié)合形成激勵(lì)階梯。開(kāi)展初級(jí)技術(shù)人員小微技術(shù)獎(jiǎng)、中型技術(shù)獎(jiǎng)、研究特別技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)、聯(lián)合微技術(shù)獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)，造就一大批優(yōu)秀的專(zhuān)業(yè)人才，為石油開(kāi)發(fā)設(shè)備事業(yè)的合理發(fā)展提供保障。

4.結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)近海石油開(kāi)發(fā)設(shè)施的勘探進(jìn)入快速發(fā)展期，海洋油船的更新?lián)Q代進(jìn)程迅速，其中首艦、水下船的建設(shè)和發(fā)展速度非常快。經(jīng)過(guò)勘探和分析了解了我國(guó)目前石油勘探設(shè)備的不足，明確了具體的發(fā)展趨勢(shì)，為我國(guó)更好地利用海洋石油資源奠定了基礎(chǔ)。