淺論海洋工程海域勘察

摘 要 海洋工程海域勘察測繪，主要為海上鉆井井位提供前期的海況調(diào)查，為海洋鉆井平臺是否插樁就位提供意見和參考，以及領(lǐng)導(dǎo)決策的根據(jù)。通過海域勘察，得到井場附近水域的數(shù)據(jù)資料，繪制甲方所需要的各種數(shù)據(jù)圖件，據(jù)此得出分析結(jié)論，最終編制成海況調(diào)查報(bào)告。得出海底井位的水深地形圖、海底地貌圖、海底各分層埋深及各層厚度圖等。

關(guān)鍵詞 海域勘察；海洋工程；數(shù)據(jù)資料

中圖分類號TE58 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號1673—9671—(2009)122—0031—01

海洋工程勘察測繪主要為鉆井平臺、海底管線、海上構(gòu)筑物、水下作業(yè)項(xiàng)目等海洋工程做前期的工程勘察測量和工程定位服務(wù)；通過一系列勘測設(shè)備，比如鉆機(jī)、井下取芯自動重力錘、GPS衛(wèi)星定位儀及導(dǎo)航軟件、數(shù)字化淺層剖面儀、管線探測儀、側(cè)掃聲納、(單、雙頻)測深儀、水位計(jì)等勘察測量專用設(shè)備對井場范圍內(nèi)的海洋水文、海洋潮汐、井場范圍內(nèi)的水深、海底地形、海底地貌以及海底淺地層進(jìn)行勘測，并進(jìn)行水深、地貌及淺地層特征分析等；并把野外勘測采集得到的各種水深、潮汐、海底地貌、淺地層分層情況及數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)分析、整理，形成對該井場水域的數(shù)據(jù)資料，繪制甲方所需要的各種數(shù)據(jù)圖件。如，水深地形圖、海底地貌圖、海底各分層埋深及各層厚度圖等。最終編制成海況調(diào)查報(bào)告。為海洋鉆井工程井位鉆井施工提供依據(jù)。

1 海域勘察施工準(zhǔn)備工作

由于海洋勘察測繪投入高、風(fēng)險(xiǎn)大，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)勘察的目的和要求，提前做好前期的勘察準(zhǔn)備工作，制定好經(jīng)濟(jì)安全的技術(shù)措施和施工計(jì)劃。

2 鉆探設(shè)備的選擇

根據(jù)海上鉆探的施工經(jīng)驗(yàn)，鉆機(jī)應(yīng)有足夠動力和較小自重，型號能滿足海域鉆探要求。勝利油田海域勘察單位配備鉆探設(shè)備為OEC300型頂部電驅(qū)動鉆機(jī)。 海洋勘探船用于海洋地質(zhì)勘探，船上裝有地震儀和有關(guān)勘探設(shè)備，這些設(shè)備應(yīng)用了重力、磁性、電性等物理方法來尋找海底石油和礦藏，所以，又把海洋勘探船叫做物理勘探船。 海洋勘探船多采用排水式船型，也有雙體式船型，排水量一般從幾百噸到一二千噸，航速一二十海里／小時(shí)。 海上鉆井裝置有固定式和移動式兩種。固定式鉆井裝置依靠鋼質(zhì)的樁腳支撐于海底，工作深度在100米以內(nèi)，它不能移動，故只能用于海上采油。移動式鉆井裝置可在海面移動，根據(jù)工作原理與構(gòu)造不同，又可分為坐底式、自升式、浮式和半潛式等。

坐底式鉆井裝置分上、下兩層結(jié)構(gòu)，上層為鉆井平臺；下層為沉墊。海上鉆井時(shí)，將海水灌入，沉墊沉入海底。鉆井結(jié)束后，將海水排出，沉墊會自動浮起，可移動至新的井位，進(jìn)行鉆井作業(yè)。

自升式鉆井裝置由工作平臺、樁腳和升降機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成。有三角形、四邊形和五邊形等多種形狀。平臺安裝有鉆井設(shè)備、動力裝置及生活設(shè)施。樁基為鋼架結(jié)構(gòu)，形狀有圓筒形、桁架形等，可自行升降。

3 海洋勘察調(diào)查的內(nèi)容

1)水深地形測量。選擇多波束或單波束測深以確定勘察區(qū)域內(nèi)的水深及變化。由于聲波在水中傳播的速度隨海水的溫度、鹽度和壓力的變化而變化，因此，在實(shí)施調(diào)查之前，采用聲速計(jì)測出作業(yè)水域當(dāng)日的實(shí)際聲速；然后再對實(shí)測水深進(jìn)行潮位修正。 水深資料的整理包括取數(shù)、潮汐及聲速校正、交點(diǎn)閉合檢驗(yàn)等項(xiàng)內(nèi)容。 取數(shù)，主要通過測深儀而獲取的原始水深資料為連續(xù)的模擬剖面記錄，資料整理的第一步就是離散量化取數(shù)，取數(shù)位置一般情況下與定位點(diǎn)重合。海底地形突變點(diǎn)、剖面交點(diǎn)、拐點(diǎn)等特殊點(diǎn)采用內(nèi)插方式加密取數(shù)，讀數(shù)精度為0.1m。對那些海況較好、船只行駛平穩(wěn)、剖面比較平滑的測線或測段，取數(shù)讀其海底回波線的頂面位置；而對那些因施工時(shí)海況較差、船體顛波起伏劇烈、剖面呈鋸齒狀變化的測線或測段，則根據(jù)其總體變化趨勢先對剖面進(jìn)行手工圓滑，濾除波浪干擾后再進(jìn)行取數(shù)。

交點(diǎn)閉合檢驗(yàn)是指將不同測線方向線，不同日期測得的同一交點(diǎn)的水深數(shù)據(jù)經(jīng)潮改求取實(shí)際水深后進(jìn)行比較，二者的差值是儀器誤差、人工讀數(shù)誤差、潮改誤差、定位誤差、航跡圖的成圖誤差和交點(diǎn)位置的標(biāo)注誤差等多種誤差因素的綜合反映，其中定位誤差和潮改誤差兩種因素的所占比重大于其它因素。如圖l所示為某海域井位水深地形圖。 2)海底地貌及障礙物調(diào)查。使用側(cè)掃聲納系統(tǒng)進(jìn)行勘察以確定海底障礙物的位置、形狀大小和分布范圍，以及地貌特征、形態(tài)等。量程應(yīng)滿足最大分辨率的要求，以獲得清晰的聲學(xué)圖像，并且應(yīng)保證海底全覆蓋。并結(jié)合水深和沉積物資料，根據(jù)要求給出工程分析和評價(jià)。 3)地層剖面。使用電火花地層剖面儀，獲得海底面的高分辨率的聲學(xué)剖面，分辨率要求≤1.2m。根據(jù)聲波反射強(qiáng)度，確定各單元層的厚度，并推斷土質(zhì)類型和橫向變化，描述并評價(jià)可能存在的各種災(zāi)害地質(zhì)類型、特征以及對工程的影響。 聲學(xué)地層剖面主要反映地層的阻抗變化。一方面能反映出沉積環(huán)境的變化。但是，聲學(xué)剖面的深度變化依賴于時(shí)深轉(zhuǎn)化，即取決于對地層聲波傳播速度大小的確定，由于地層成分和密度的微細(xì)變化復(fù)雜，因此準(zhǔn)確確定各地層的波速，就需要與鉆孔地層進(jìn)行對比。 鉆孔地層剖面主要反映了地層物質(zhì)組分變化及強(qiáng)度差異，由于工程鉆探側(cè)重于地層強(qiáng)度差異，對沉積環(huán)境不同而力學(xué)強(qiáng)度相近的地層常常按強(qiáng)度予以歸并。因而，鉆孔地層與聲學(xué)地層剖面間常有差異。 4)高分辨數(shù)字地震調(diào)查。使用多道數(shù)字地震系統(tǒng)，獲取海底清晰地層數(shù)字信息。 5)海底表層取樣。取樣深度依海底地質(zhì)條件不同而不同；主要獲取用于物理、化學(xué)及工程地質(zhì)試驗(yàn)分析的海底表層／淺層沉積物(包括天然氣水合物詳品。

4 海洋勘察存在的潛在災(zāi)害性地質(zhì)條件

潛在災(zāi)害性地質(zhì)條件指在鉆井平臺就位、鉆井作業(yè)具有潛在威脅的各種不良的海底及海底以下的地質(zhì)因素和特征。需要分析的災(zāi)害性地質(zhì)條件主要包括海底地形、沖刷和障礙物、流速流向、淺層氣、天然氣水合物、斷層等。

5 結(jié)論

海洋工程的勘察測繪工作是海洋工程的前期工作，是海上鉆井的第—手資料，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。嚴(yán)格按照勘測測繪步驟完成勘察測繪工作，切不可馬虎了事，做好各項(xiàng)資料整理工作，認(rèn)真做好海況調(diào)查報(bào)告。