我国海洋石油勘探开发装备现状及发展趋势

王 东

（天津津港拓海船舶设计有限公司，天津 300462）

0 引言

地球表面70%都是海洋，海洋也是丰富的资源宝库，蕴含着油气、天然气等各种海洋资源，也是21 世纪人类重要的能源基地。海洋能源的开发不仅是保障国家能源的重要举措，又体现了国家的综合国力[1]。我国目前正处于高速发展阶段，海洋能源作为我国能源的重要发展空间，同时也是战略性资源宝库，大力开发海洋能源技术与设备对于维护我国海洋资源权益、发展生存空间具有重要深远的意义。

1 海上油气勘探开发形势

1.1 世界海洋油气分布情况

目前世界七大海域油气含量比较富集的有北海、西非、西伯利亚、波斯湾、墨西哥、中国近海和南中国海域。世界海洋的油气资源非常丰富，海洋有近一半的待开发资源，其中海洋资源的可开采量占全球资源总量的45%。近年来，虽然世界海洋油气产量逐渐增长，但仍有很多地区尚未开发，对于深部海域的油气勘探工作才刚刚开始，有继续开发的必要，很有可能蕴含着大量的资源，对于已开发资源中提高石油开采技术非常有必要，暗示着在油、气开采方面的技术将会有很大提高[2]。

1.2 全球海洋资源开采投资增长

世界各国在海上油气开采方面的投资一直在增长。据不完全统计，挪威和巴西的石油公司主要的勘探投资都用于海上。壳牌、雪佛龙、道达尔等石油公司一多半的勘探投资也用于海上。近年，全球海上石油开采量猛然增长了，对于天然气的开采量更是增加了一倍。

1.3 我国目前海上油气开发成果

我国海域蕴含着丰富的油气资源，尤其渤海、南黄海、北部湾、台湾海峡、莺歌海、东海、南海珠江口这7 个海域更是大型的含油气盆地[3]。目前三大主要石油公司在海上已经发现了60多个油气田，产量已超过3000 万吨。还有很多的资源有待开发，提升开采技术，提高开采量，迫在眉睫。

2 海洋石油勘探主要设备

海洋石油的勘探可推动石油行业的前进，海洋石油勘探设备是获取油气资源的重要技术手段之一。海洋油气资源勘探设备分为固定式、浮式和水下生产系统。根据水深不同，需要的设备也不相同。

2.1 导管架平台

导管架平台是由平台甲板和基础结构组成，承受作业机器和层间立柱等结构组成平台甲板。上层平台的作用是放置绞车、生活设备等。下层平台的作用是放置防喷器、仓库等。导管架和桩共同组成基础结构。传统导管架提高结构的刚度是通过增加钢材实现的。

2.2 顺应塔平台

顺应塔平台可以起到支撑导管架钢制结构的作用，与固定平台有异曲同工之处，两者不同的地方是，前者可以随水流或者风载荷而移动，后者不能。顺应塔平台通过降低结构钢度提高自振周期，从而防止与大波浪共振，分为拉索塔、铰接塔和顺应桩塔等3 种。

2.3 张力腿平台

张力腿平台按结构分两代：第一代是传统类型，第二代分为SeaStar、MOSES 和延伸系列。其优点是抗恶劣环境能力较突出、设计灵活、安装简单、价格相对较低。干式和湿式采油都可运用[4]。张力腿平台的安装：海底基础一般需要2～5 d，张力腿一般需要2～5 d，平台主体安装需要1 d。

2.4 立柱式平台

第一代是经典式，第二代是构架式，第三代是蜂巢式。立柱式平台多用于干树平台开采。系泊索由上下两段锚链以及中间段的钢缆组成。

2.5 浮式生产设备

包括系泊、上部模块、船体，组成部分与功能联系紧密。上部模块的功能主要为油气生产和污水处理。船体主要用来储存经过处理后合格的原油，系泊系统将浮氏生产装置的船体和海底连接，保证不受风浪影响，从而保障长期在海底作业的技术人员人身安全。浮氏生产装置适合作业深度2000 m 以上的油田勘探，是密集海上作业必不可少的设备。

2.6 半潜式生产平台

该平台可以在非常恶劣的海域作业，外形结构较简单，由高强度钢建造而成，对于深海油气开采工作容易很多。

2.7 水下生产设施

深海浮式生产系统需要水下生产设备，典型的浮氏生产系统由管线、海底井口、水下采油树、海底管汇等部分组成。

3 国产海洋石油装备制造

3.1 钻井平台需求

我国海洋钻井平台的平均使用年龄较大，很多移动式钻井平台即将被淘汰，其中自升式钻井平台的平均年龄最大，目前需求前景较好，对于钻井平台的需求已经逐渐增加[5]。目前，我国对于海上油气开采技术的重视度逐渐提高，对造船业的发展提供了助力，间接造成国内外造船市场空前繁盛。近几年来，随着造船量的不断提高，我国造船业三大指标已跃升为世界首位。

3.2 我国海洋石油装备生产情况

（1）研发力量薄弱。海洋石油开采的作业环境恶劣，对于设备的要求比较高，工艺复杂，自动化程度高。而我国在海洋石油设备方面的技术研究还处于探索阶段，很多领域的技术研究甚至处于空白状态，研发设计力量尚有很多不足。

（2）石油装备设计无法满足海洋环境要求。钻机主体的部分品种较单一，受陆地钻机设计的思想影响，井架结构控制的不理想，井口自动化目前在我国属于技术空白，阀门阀座的普遍使用寿命低，高速离心机、砂泵的工作寿命不长，给海上作业维修带来不便。

（3）我国海洋石油机械配套能力不如国外。对于动态和静态工况使用要求具有大功率、高扭矩、高转速的海洋平台顶部驱动。我国目前生产的交流变频传动系统、海洋钻井电站不能满足实际需求，作业平台升降机和钻井国内还无法生产，水下设备、基盘与控制装置等需要全部由国外提供。

4 海洋石油开发装备发展前景

4.1 海洋工程设备的未来前景

当前，全球海洋油气开采已逐步向更深海域拓展，常规的海洋钻井设备已无法满足要求。电子科技的飞速发展带动了海洋油气勘探技术的发展进步，海洋油气开采的配套装备也逐渐向深海推进。提高深海工程技术，可以为深海油气资源的开采提供强有力的技术支撑。海洋钻井平台的技术发展主要体现在两个方面。

（1）世界海洋钻井深度逐年增加，已经突破3052 m，目前正在建造的深水半潜式钻井平台的数量也比同年增长。

（2）随着深海油气勘探技术的提高，适应深海环境的钻井技术也得到了开发。目前，水下井口、管汇和控制系统都已开发成功，为深海开采提供了有力技术支持。

4.2 我国石油海洋勘探设备发展趋势

中国石油开采由陆地走向海洋，是石油开采的最终选择，无论国内还是国外海上油气勘探区域，都需要准备由浅海到更深海域的作业装备，对于能适应深海环境的水下技术设备的开发更是需求迫切。

5 结束语

目前，激烈的国际竞争，快速发展的科技，都需要我国海洋油气勘探技术快速提高，要加快海洋石油作业装备的开发生产进程，其中最为关键的水下设备研发更是急不可待。总之，我国目前海洋能源技术与西方先进国家存在较大差距，尤其是深海的开发领域、应急救援、深海工程等方面严重制约我国尤其资源的开发。因此，制定中长期海洋发展战略目标，充分利用各项社会资源，加大国际合作力度，全力开发海洋勘探核心技术非常必要。加快建设具备综合实力的海洋能源工程，发展海洋开发技术，维护我国海洋主权势在必行。