論深海海洋裝備技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢

鄭洲 姚新偉 王福平 王國庫 楊昭(．哈爾濱石油學(xué)院石油工程學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 5008；．中國石油川慶鉆探工程公司井下作業(yè)公司重慶分公司， 四川 成都 60000；．哈爾濱石油學(xué)院石油工程學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 5008)

論深海海洋裝備技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢

鄭洲1姚新偉2王福平3王國庫3楊昭3(1．哈爾濱石油學(xué)院石油工程學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150028；2．中國石油川慶鉆探工程公司井下作業(yè)公司重慶分公司， 四川 成都 610000；3．哈爾濱石油學(xué)院石油工程學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150028)

隨著世界經(jīng)濟全球化發(fā)展進程的快速推進，各個國家為了尋求自身的發(fā)展不斷攫取自然資源和能源，然而資源與能源是有限的，各國為了尋求經(jīng)濟發(fā)展就必須探索對新能源的開發(fā)利用。本文研究了深海海洋裝備技術(shù)中一些已經(jīng)成熟和正在探索使用中的裝備技術(shù)，將這些設(shè)備的主要特征、技術(shù)核心問題和發(fā)展使用現(xiàn)狀與趨勢加以論述。

深海；海洋裝備技術(shù)；鉆采平臺；深水平臺

隨著世界經(jīng)濟全球化發(fā)展進程的快速推進，各個國家為了尋求自身的發(fā)展不斷攫取自然資源和能源，因此，在二十一世紀(jì)全球經(jīng)濟發(fā)展中，能源爭奪戰(zhàn)成了各國之間沒有硝煙的戰(zhàn)爭。海洋作為孕育萬物的場所，人們對海洋資源的利用不斷增加，但是資源與能源是有限的，近年來相關(guān)報道指出[1]，世界各國近海油、氣資源幾近枯竭，所以人們把眼光投向了深海海洋資源的開發(fā)與利用，因此深海海洋裝備技術(shù)的發(fā)展正逐漸興起。我國的經(jīng)濟建設(shè)目前正處于高速發(fā)展階段，對資源與能源的需求量很大，深海海洋裝備技術(shù)的發(fā)展對我國的經(jīng)濟建設(shè)有深遠(yuǎn)的影響，常用的深海海洋裝備有：深海鉆采平臺與輔助設(shè)備、深海運載裝備、水下工程裝備、深海作業(yè)裝備與超大型海洋浮式結(jié)構(gòu)物幾類。本文的目的是介紹幾種常見的海洋工程設(shè)備，將這些設(shè)備的主要特征、技術(shù)核心問題和發(fā)展使用現(xiàn)狀與趨勢加以論述。

1 深海鉆采平臺與輔助裝備技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

深海鉆采平臺與輔助裝備技術(shù)是較常用的深海海洋作業(yè)設(shè)備，其主體包括浮式鉆井、鉆井船、生產(chǎn)平臺與浮式生產(chǎn)儲油卸油船等。

(1)半潛式平臺技術(shù) 目前，在海洋深水浮式平臺中常見的一種類型是半潛式平臺，它的特點是：①抗海上風(fēng)浪的能力較強；②平臺甲板的面積較大；③平臺的可變化載荷量較大；④水線面(船舶工程術(shù)語，是指水平面和船體的截交面)的面積較?。虎葶@機能力強大并且可以兼容完成各種作業(yè)任務(wù)等。因此，半潛式平臺技術(shù)在深海油氣田開發(fā)中得到了廣泛的推廣應(yīng)用，目前第6代半潛式平臺技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

(2)立柱式平臺技術(shù) 由多個或者單個直立的柱形浮體、桁架與壓載艙共同組成，并由張緊分布系泊系統(tǒng)來定位的海洋深水裝備技術(shù)稱為立柱式平臺技術(shù)即Spar平臺技術(shù)。它的適用海洋深度為水下0．55～3km。與其他形式的海洋平臺技術(shù)相比較，立柱式平臺技術(shù)擁有安全性高、在深水環(huán)境下運動穩(wěn)定、具有較高的經(jīng)濟適用性和靈活穩(wěn)定性等。據(jù)美國一家基礎(chǔ)框架公司[2]研究，幾何形立柱式平臺技術(shù)多柱桁架結(jié)構(gòu)可以提高深海工作效率。

(3)張力腿平臺技術(shù) 近年來在半潛式平臺技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種順應(yīng)式深水平臺叫做張力腿平臺技術(shù)。張力腿平臺與半潛平臺技術(shù)類似，利用張緊鎖將副題的柱體固定在海底，將張緊鎖收緊使浮體平臺的吃水比靜平衡浮態(tài)(船舶浮于靜水的平衡狀態(tài)稱為浮態(tài)。通常分為四個部分：正浮，橫傾，縱傾和任意浮態(tài)。)時大，此平臺適用于海洋深度為水下0．6-1．2km。優(yōu)點是浮體與平臺技術(shù)主體部分建設(shè)可在陸地進行，降低了維護安裝費用；干井口，懸鏈立管利于使用。

(4)浮式生產(chǎn)儲油卸油船技術(shù) 浮式生產(chǎn)儲油卸油船即FPSO，作為現(xiàn)今海洋油氣開發(fā)系統(tǒng)的重要組成部分發(fā)展較快，它的系統(tǒng)構(gòu)造包括穿梭郵輪和水下采油裝置，它的優(yōu)點是生產(chǎn)、卸油和儲油功能綜合為一體，自上世紀(jì)70年代末以來已經(jīng)成為主流深海開采設(shè)施。隨著海洋開采作業(yè)難度的不斷加大，自動化、大型化、專用化與智能化的設(shè)備與技術(shù)的行業(yè)需求量逐步增強。另外，國際海事組織對涉海船舶的環(huán)保、安全要求也越來越嚴(yán)格。FPSO有建造技術(shù)模塊化、定位與系泊技術(shù)廣泛應(yīng)用、原油生產(chǎn)能力增強和天然氣液化、儲存等不斷被開發(fā)與利用等特點。

2 水下工程裝備

目前海洋石油水下工程裝備主要有：井口井控設(shè)備、鉆井隔水管系統(tǒng)、水下基盤、控制系統(tǒng)和增壓系統(tǒng)等，目前對于海洋資源開發(fā)的國際形勢是科技信息化、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟化、快捷高產(chǎn)化，因此對工程裝備技術(shù)的要求不斷提升，各種新技術(shù)競相發(fā)展，其主要發(fā)展特點是：標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化；逐步探向深海環(huán)境，適應(yīng)高壓、高溫；壓縮與水下處理技術(shù)逐漸成熟等。

3 深海作業(yè)、運載裝備與超大型海洋浮式結(jié)構(gòu)物技術(shù)

深海作業(yè)、運載裝備包括深潛器和深?？臻g探測站等。是目前科學(xué)研究的熱門方向，深海開發(fā)的采樣、作業(yè)和勘探需要由科技人員攜帶各種儀器、裝置去完成，因此其發(fā)展還有待于進一步完善。超大型浮式結(jié)構(gòu)物是千米以上級別的浮式海洋結(jié)構(gòu)物，與目前較常見的百米級的平臺技術(shù)有所區(qū)別，對技術(shù)要求更高，也是目前研究的熱門方向。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計與應(yīng)用

隨著世界知識經(jīng)濟時代的到來，網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)滲透到了各個技術(shù)領(lǐng)域。深海海洋裝備技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)軟件操作與控制是發(fā)展的必然趨勢，但是海洋內(nèi)波的混合與生成是普遍存在的一種現(xiàn)象，對海洋的動量、質(zhì)量、能量輸送以及全球環(huán)境氣候變化也產(chǎn)生了一定的影響，所以在新技術(shù)廣泛使用的同時要重視對地球資源環(huán)境的保護。因此，海洋內(nèi)波的控制、測量和研究有非常重要的學(xué)術(shù)意義和實際應(yīng)用意義。

[1]周秀明,馮利群,馬東亮.有關(guān)我國深海油氣資源勘探開發(fā)的幾點思考[J].國土資源情報,2015,12(7):125-127.

鄭洲(1984- )，女，講師，碩士，研究方向為海洋油氣田工程設(shè)備與開發(fā)。