海洋工程技术五大趋势

本刊记者 胥苗苗

海洋油气开发逐渐显露出回暖迹象，可再生能源开发如火如荼，深海资源的勘探与开发风生水起。特别是，工业4.0时代逐渐逼近海洋工程领域。在这种背景下，未来几年，新的海洋工程技术和装备有哪些特点值得关注？

深水方法和理念应用于浅水开发。业内专家表示，降低浅水海洋石油开发成本的方法有很多，当前最具有战略意义的方法是将广泛应用于深水油气开发的水下生产系统的方法和理念应用于浅水油气开发。未来，浅水海洋石油开发将从水面开发向水下开发转型，即通过水下生产系统，将附近的新油田通过水下集输管汇、海管等水下设施回接到在产油田已有设施上（有的需要适当改造），采取回接技术的油田群的开发方式，可以大幅降低浅水油田的开发成本和建造周期。因此，研发出安全可靠、成本较低的适用于浅水海洋石油开发的水下生产系统，是海洋石油工程企业的最重要技术发展战略任务之一。由于浅水海洋石油资源的逐渐枯竭，浅水海洋石油开发将从常规油田转向边际油田，因此边际油田开发技术也是浅水海洋石油工程的重要技术方向，海洋石油工程企业如果能研发出高效的边际油田开发装备，便能助力石油公司开发散布于世界各海区的浅水边际油田，延长浅水海洋石油工程产业的生命周期。

智能化成主攻方向。无论是采用浮式平台还是水下生产系统，海洋石油开发都将向智能化方向迈进。海洋石油开发的智能化将重构海洋工程产业生态系统，对海洋工程的产业结构造成颠覆性影响。在“创新经济时代”，智能化能力将取代工程设计能力成为海洋工程企业的核心竞争力，自动化设备生产企业、软件开发企业等信息技术或人工智能类企业将比传统海洋工程企业具有更多的话语权，这对海洋工程企业构成了跨界颠覆的巨大挑战。海洋工程企业要更加重视海洋石油开发的智能化发展趋势。从钻采、生产装备的发展趋势来看，数字钻机方案、钻井服务系统、水下生产集成测试系统等智能化作业方式的研究与开发工作，正在逐渐成为海洋油气勘探开发领域一个重要的方向。海洋石油工程产业为人类创造价值的最有潜力的增长点，就是帮助石油公司实现海洋石油的智能化生产。智能化生产将大幅降低海洋石油的开发成本并提高安全性，使海洋石油工业焕发旺盛的生命力。

图1 可燃冰开发

图2 海上风电

海上清洁能源开发持续加力。除常规油气之外，海洋可以提供给人类的清洁能源包括风能、太阳能、潮汐能、海浪能、温差能、可燃冰等新能源。业内专家表示，由于能效较低等原因，海上太阳能、海浪能、潮汐能、温差能等只能以分布式能源的方式，作为主导能源的补充，不大可能大规模出现，与之相关的海洋工程，也不大可能发展为巨无霸式的海洋工程产业分支，但可提供一个利基市场，为部分专业的海洋工程企业提供一个生存和发展的空间。海上可燃冰的储量非常巨大且环保，很可能将与可再生能源一道成为煤炭和石油的主要接替能源。不过，可燃冰开发技术远没有解决环境和成本问题，在技术取得重大突破之前，基于海上可燃冰开发的海洋工程业务不可能成为核心业务。海上可燃冰的开发前景可期，海洋工程企业应对此保持战略前瞻，并做好相关技术储备。不仅如此，海洋工程企业也可以主动创造基于可燃冰开发的海洋工程业务，例如研究设计和制造成本较低、开发效率取得重大突破的勘探装备和开发模式等，通过技术创新，引导和加快能源公司进军海上可燃冰开发的进程。全球海上风电资源非常丰富，发展前景不可估量，但是海上风电产业的关键在于开发成本。随着技术的发展，海上风电的度电成本持续下降是必然趋势。在全球风电市场，海上风电与陆上风电将平分秋色，基于风电开发的海洋工程将是一个非常巨大的市场，这个市场现已初具规模，未来20年内有可能超越海洋石油工程，成为海洋工程产业最大的产业分支。

海洋生物资源开发前景可期。据业内专家表示，从目前的应用情况和装备发展进程来看，发展较为迅速且较为成熟的是海洋渔业装备，其中包括鱼类探测装备、养殖工船和深水养殖网箱等。渔业养殖装备向专业化、大型化、智能化发展。同时，新型现代化渔业对海洋工程服务提出了新需求。传统的渔业、养殖业、盐业等通常不需要海洋工程服务，但2016年挪威深海渔场的开工建造让海洋工程企业看到了新的希望，这个渔场是世界首例半潜式全自动化三文鱼养殖装备渔场，也是目前世界上最大的深海养殖渔场。随着与海洋工程关联度并不高的渔业与海洋工程联姻，传统海洋产业与海洋工程服务之间的联姻前景可期。

深水、极地探测装备研发快速升温。世界海洋油气资源勘探与开采主要需要水面工作船与各类海洋工程平台和操纵控制设备完成。在深水和极地油气开发作业的过程中，无人探测器（ROV）、深海拖曳测绘系统（TMS）和载人深潜器（HOV）等将产生巨大的工程作用，而北冰洋海底蕴藏着丰富的石油、煤炭、天然气、可燃冰等资源，因此，极地船舶的研制也正在逐渐成为海工船舶市场上的一大亮点。同时，水下生产系统+浮式生产储卸油装置的水下开发模式将是深水油气开发的未来方向。业内专家认为，深水海洋石油资源非常丰富，但深水开发的高投入、长周期、高成本和高风险等问题尚未得到有效解决。当前深水油气开发的技术方向呈多元化，墨西哥湾的主流模式是张力腿平台（TLP）和单圆柱形平台（SPAR）加上发达的海底管网系统，北海和巴西海域以船式浮式生产储卸油装置（Ship-shaped FPSO）和半潜式生产平台（Production SEMI）为主，西非海域则偏爱船式浮式生产储卸油装置。海洋工程企业应把水下生产系统的研发作为重点科技攻关方向，突破上述问题，并进一步降低水下生产系统的制造和安装成本，深水开发技术的突破可激发深水海洋石油工程的未来发展。

图3 深海渔场

图4 深水无人探测器