海底“黑金”如何上岸？

○顾 岳

石油和我们的生活息息相关，我们的衣食住行处处离不开它。在“衣”方面，如涤纶、锦纶等合成纤维都是从石油中提炼出来的；在“食”方面，很多化肥、药品、器械的原材料离开石油也无法产生；在“住”方面，各类建材的合成材料更加离不开石油工业；在“行”方面，石油是几乎所有机动车的主力能量源。正因为石油在能源和原材料领域的重要地位，它才被称为工业“血液”，也被称为“黑色的金子”，是国家的一项战略资源。很多国家对石油的追逐以及围绕石油的博弈更凸显了其战略价值。著名的第四次中东战争中，阿拉伯联盟祭出石油涨价、限供这一“武器”，迫使美国为首的西方国家让步。

石油如此重要，石油的勘探和开采就举足轻重。单是陆地石油已不能满足人类发展的需要，海底石油早就被各国盯上。相比于陆地石油，海底石油的勘探和开采，技术难度更大。

根据美国《油气杂志》报道，于2022 年12月5 日发布的《全球油气储量报告》显示，截至2022 年1 月1 日，全球石油探明储量为2 406.9 亿吨，主要集中在中东和美洲地区。全球海洋石油资源量约1 350 亿吨，探明约380 亿吨，尚处于勘探早期阶段，主要集中在“三湾、两海、两湖”。“三湾”即波斯湾、墨西哥湾和几内亚湾，“两海”即北海和南海，“两湖”即里海和马拉开波湖（委内瑞拉境内）。

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海底资源归属

1994 年11 月生效的《联合国海洋法公约》规定，主权国家可以沿着本国领海基线划出不超过200 海里的专属经济区和不超过350 海里的大陆架，边界有岛屿的从岛屿基线划起。

公海海底区域，包括各国大陆架以外的海床、洋底及其底土，被称为国际海底区域。国际海底及其资源，任何国家或个人不得据为己有，任何国家也不能自由开发。国际海底矿产资源，一方面由国际海底管理局企业部开发（总部设在牙买加），另一方面由有关国家及其自然人和法人与管理局以协作方式开发。

一、海底石油分布及开采现状

波斯湾的沙特、卡塔尔和阿联酋，里海沿岸的哈萨克斯坦、阿塞拜疆和伊朗，北海沿岸的英国和挪威，还有美国、墨西哥、委内瑞拉、尼日利亚等，都是世界上重要的海上油气勘探开发国。在世界海洋石油产量中，北海海域石油产量及其增长速率，始终居各海域之首。2000 年产量达到峰值，即3.2 亿吨，随后渐渐下降。波斯湾石油产量缓慢增长，年产量保持在2.1～2.3 亿吨，而墨西哥湾、巴西、西非等海域石油产量增长较快，年均增长超过5.0%。其中，墨西哥湾可能在将来数年超过北海，成为世界最大产油海域。

二、海底石油开采难在哪儿？

海底石油的生产过程一般分为勘探和开采两个阶段。海上勘探任务是探明油气藏构造、含油面积和储量等信息。海底石油的开采过程包括钻生产井、采油、集中、处理、贮存及输送等环节。

【名词解释：油气藏是指在单一圈闭中具有相同压力系统的油气的基本聚集。圈闭中只聚集了油，称为油藏；只聚集了天然气，称为气藏；同时聚集了油和游离气则称为油气藏。】

在勘探阶段：由于海水阻隔，往往不能直接把探测设备下到海底，只能在海面的船上使用探测设备，需要考虑海水的各种影响，如潮汐、水压、水深等。

在开采阶段：海上风浪流等环境因素对钻采设备的正常使用具有极大的干扰；海底表层土质疏松，与陆地大不相同，设备及施工工艺都需要进行相应的改变；同时，海上环保要求较为苛刻，增加了海上石油钻采的作业难度。

三、我国海底石油开采技术的发展

目前世界上有BP（英国石油公司）、贝克休斯公司、斯伦贝谢公司、巴西国家石油公司、挪威国家石油公司、埃克森美孚、壳牌、哈斯基、优尼科等公司在从事海洋石油勘探开发工作。这些公司拥有海洋石油深水勘探开发核心技术，如钻采装备核心零部件的研发与加工制作、先进的钻完井设计软件，钻采、设备操控等领域的成熟技术。

从1956 年莺歌海油苗调查算起，我国海洋石油工业已经走过了近70 年的发展历程。1982 年中国海洋石油总公司成立后，我国海洋石油工业实现了从合作开发到自主开发的技术突破，从北到南顺时针依次开发了渤海油田、东海油田、南海东部油田及南海西部油田。

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海上平台如何才能不“随波逐流”？

海水是液体，海面上风浪很大，海上平台要如何“固定”在海洋表面上呢？不同类型的海洋平台有不同的固定方式。

海洋平台可以大致分为固定式和移动式两种，其中移动式又可以分为自升式和半潜式。固定式钻井平台是通过管架结构在海底将平台固定，在整个使用寿命期内位置固定不变；自升式钻井平台的固定方式是桩腿固定，工作时将桩腿下放插入海底进行固定，打完井后将桩腿拔出并提起，整个平台浮于海面由拖轮进行移动；半潜式钻井平台主要通过锚链和动力控制系统（如果发生漂移，平台上面的平衡动力装置会启动，把平台推回原来的位置）进行固定。

我国南海蕴藏着丰富的油气矿产资源。深水油气资源的勘探开发，对保障我国能源供应具有重要意义。虽然我国深水油气勘探开发起步较晚，但经过多年的技术攻关和自主创新，我国已跃升成为全球少数能够自主开展深水油气勘探开发的国家之一。

为了海洋石油工业更好地发展，我国需要在以下技术方面寻求突破。

（1）深水油气勘探技术：深水油气勘探是深水油气资源开发首先要面对的挑战，包括长缆地震信号测量和分析技术、多波场分析技术、深水大型储集识别技术及隐蔽油气藏识别技术等。

（2）海上油气集输工艺技术：我国海上油田原油多具有高粘、易凝、高含蜡等特点，同时还存在高温、高压、高CO2含量等问题，这给海上油气集输工艺设计和生产安全带来许多难题。

（3）克服特殊的海洋作业环境条件：我国南海环境条件特殊，夏季有强热带风暴，冬季有季风，还有内波、海底沙脊沙坡等，使得深水油气开发工程设计、建造、施工面临更大的挑战。我国渤海冬季有海冰，如何防止海冰带来的危害也一直是科研人员的难题，目前主要用破冰船来阻止平台附近结冰。

（4）深水海底管道安全技术：深水海底为高静压、低温环境（通常4 ℃左右），这对海上和水下结构物提出了苛刻的要求，也对海底混输管道提出了更为严格的要求。一般管线埋置深度取管顶以上1.5～2.0 m，特殊地段甚至需要4～6 m。埋置深度主要取决于该地区波浪、潮流的大小，还要考虑管线穿越区域航道分布、港口和码头营运、船只锚泊、渔业捕捞、水产养殖等因素，有时还需要考虑管线沟槽开挖、埋设、回填等施工问题。目前常规利用船只或潜水器将焊接好的管道铺设在海底。

（5）经济高效的边际油气田开发技术：我国边际油气田具有底水大、压力递减快、区块分散、储量小等特点，这意味着水下电潜泵、海底增压泵等创新技术大有用武之地，它们可以降低边际油气田的开发成本。

【名词解释：边际油气田是指一些中小型油气田或地层构造复杂以及地处边远地区的油气田，石油公司无法采用常规的开采技术和管理技术进行开发建设与生产，只有改进技术和资金方案才能获得经济效益。特指那些开采难度大、开采成本高的油气田。】

补一课

为什么海上石油钻井平台上总有支“火炬”？

原油一般会与天然气共存，在石油开采的过程中，天然气免不了要被释放出去。如果是在陆地上开采，可以建造采集装置，将天然气收集。但若是在海上作业，建造收集装置的成本很高，降低了开采收益。天然气的主要成分是甲烷，若直接排放到空气中，对臭氧层的破坏力非常大。因而，海上开采石油时一般是修建一根管道，将这些气体输送到远离平台的位置燃烧掉。气体在排出口燃烧，我们也就看到了“火炬”。

天然气燃烧后生成二氧化碳和水，也有污染。但甲烷的污染程度是二氧化碳的20 倍，相比之下，二氧化碳要友好得多。

此外，把开采作业中产生的气体烧掉，也是为了保证作业人员和平台的安全。因为天然气易燃，积聚得多了很可能导致爆炸。若是钻井平台设备因某种原因突然停止作业，燃烧的“火炬”第一时间将天然气消耗掉，避免设备因内部气压骤增甚至燃爆危及设备及人员。

再有，伴生气体的燃烧状况也能反映原油的质量，是评估原油的一项重要指标。

随着科技的不断发展，现在一些开采企业能在海上钻井平台建造专门的天然气回收装置，将这些气体用做开采设备的燃料，一举两得。