試論海洋石油機(jī)械的發(fā)展前景

張其志

摘要： 進(jìn)入20世紀(jì)以后，人類瘋狂采掘陸地油氣資源，這導(dǎo)致油氣資源已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的枯竭現(xiàn)象，所以海洋石油開采成為了人類新的目標(biāo)。不過，海洋石油開采與陸地石油開采在技術(shù)機(jī)械設(shè)備應(yīng)用方面存在本質(zhì)區(qū)別，所以本文中就以海洋石油開采工作為例，探討了海洋石油機(jī)械在資源開采過程中所存在的諸多問題，并對(duì)其未來發(fā)展前景進(jìn)行了全面展望。

關(guān)鍵詞： 海洋石油機(jī)械;現(xiàn)存問題;未來發(fā)展前景

海洋石油開采機(jī)械設(shè)備目前已經(jīng)逐漸從淺海領(lǐng)域向深海領(lǐng)域發(fā)展，它迎合了當(dāng)前的海洋石油資源開采大趨勢(shì)，在機(jī)械設(shè)備發(fā)展過程中真正做到了技術(shù)創(chuàng)新。具體來說，就是根據(jù)已有開采狀況與未來發(fā)展方向來思考海洋石油開采前景，提高海洋石油資源開采整體效率。

1 我國(guó)海洋石油機(jī)械裝備的工作成果與現(xiàn)存問題

就過去40余年來，我國(guó)海洋石油開采工作已經(jīng)取得了巨大成就，為世界所公認(rèn)。特別是在海洋石油開采設(shè)備開發(fā)與實(shí)踐應(yīng)用方面創(chuàng)新進(jìn)步較大，一系列具有極高安全性與符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的大型機(jī)械設(shè)備相繼出現(xiàn)。盡管說這些設(shè)備在核心技術(shù)表現(xiàn)上尚且與西方發(fā)達(dá)國(guó)家存在差距，但就諸多石油企業(yè)而言，其石油機(jī)械裝備改造升級(jí)已經(jīng)陸續(xù)完成，這也使得企業(yè)在海洋石油開采工作方面占得先機(jī)，加速了企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展步伐。就目前來看，國(guó)內(nèi)各個(gè)海洋石油開采區(qū)均已建立海工基地，其長(zhǎng)期發(fā)展機(jī)制也逐漸形成。不過，針對(duì)海洋石油鉆井裝備的試驗(yàn)手段還相對(duì)匱乏，其適應(yīng)海洋深水領(lǐng)域的試驗(yàn)條件還并不健全。舉例來說，目前針對(duì)海洋石油開采的水下測(cè)試、監(jiān)控、振動(dòng)測(cè)試、疲勞測(cè)試設(shè)備還不完善，設(shè)備在深水作業(yè)方面明顯存在劣勢(shì)，究其原因還應(yīng)該圍繞以下幾點(diǎn)問題展開分析：

首先，國(guó)家在海洋石油裝備建設(shè)方面扶持力度嚴(yán)重不足，海洋石油裝備科研力量相對(duì)偏弱。在這一過程中，石油企業(yè)就必須承擔(dān)較大風(fēng)險(xiǎn)，但企業(yè)在承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)方面能力偏弱，其中像某些關(guān)鍵試驗(yàn)設(shè)施、設(shè)備包括軟件都需要進(jìn)口，嚴(yán)重缺乏自主創(chuàng)新能力。

其次，國(guó)家在海洋石油裝備方面存在專業(yè)性與系統(tǒng)性表現(xiàn)偏差問題，這就導(dǎo)致企業(yè)技術(shù)體系無法有效得到有效完善，未能形成專業(yè)化的研制機(jī)構(gòu)與制造機(jī)構(gòu)，這些都導(dǎo)致石油企業(yè)無法實(shí)現(xiàn)裝備技術(shù)廣泛推廣與實(shí)踐應(yīng)用。

再次，海洋石油裝備配套設(shè)備相對(duì)較差，其試驗(yàn)條件也不甚理想。比如說，在鉆井機(jī)使用過程中也存在海下設(shè)備自動(dòng)輸送裝置、海洋鉆井沉降補(bǔ)償裝置問題。這些都導(dǎo)致石油開采試驗(yàn)設(shè)備表現(xiàn)變差，無法建立良好的試驗(yàn)環(huán)境，也無法滿足試驗(yàn)技術(shù)要求 ?[1]。

2 海洋鉆井平臺(tái)技術(shù)的基本特征和主要要求

2.1 海洋鉆井平臺(tái)技術(shù)的基本特征

2.1.1 固定式鉆井平臺(tái)特點(diǎn)

相較于其他鉆井平臺(tái)，固定式鉆井平臺(tái)有著悠久的歷史，平臺(tái)模式最為古老。隨著時(shí)間的發(fā)展，現(xiàn)已衍生出許多新的平臺(tái)模式，例如基樁式鉆井平臺(tái)、重力式鉆井平臺(tái)、張力腿式鉆井平臺(tái)等。對(duì)比水深適應(yīng)力，重力式鉆井平臺(tái)適應(yīng)力一般為150米，而樁基式鉆井平臺(tái)為400米，張力式鉆井平臺(tái)為300米，這些平臺(tái)適應(yīng)鉆深能力都已經(jīng)超出3000米。一般情況下，固定式鉆井平臺(tái)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，風(fēng)險(xiǎn)性較低，成本低廉，能夠在前期鉆井、后期采油中起到積極作用。盡管固定式鉆井平臺(tái)是最為常見的一種方式，但是其運(yùn)用較為普遍。

2.1.2 坐底式鉆井平臺(tái)特點(diǎn)

坐底式鉆井平臺(tái)主要分為沉浮箱、工作平臺(tái)、中間支撐三個(gè)部分，坐底式鉆井平臺(tái)的顯著優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在完井之后，能夠利用拖船把其運(yùn)輸至另一個(gè)所需鉆井位置，其移動(dòng)性顯著，在鉆井過程中，平臺(tái)底座放在海床面之上，不會(huì)對(duì)海洋帶來不利影響，穩(wěn)定性比較高。但是此種鉆井平臺(tái)也對(duì)海底地基有較高的要求，且坐底鉆井平臺(tái)有一定的高度，使其水深適應(yīng)力降低?，F(xiàn)階段，所應(yīng)用的坐底式鉆井平臺(tái)適用范圍低于30米，如若想要進(jìn)一步提升坐底式鉆井平臺(tái)的水深適應(yīng)能力，會(huì)使成本升高。與此同時(shí)，一旦明確坐底式鉆井平臺(tái)的高度，就說明此鉆井平臺(tái)工作水域只能永遠(yuǎn)不超過這一高度，導(dǎo)致坐底式鉆井平臺(tái)的運(yùn)用受到限制影響。

2.1.3 自升式鉆井平臺(tái)的特點(diǎn)

自升式鉆井平臺(tái)也被稱之為樁腿式鉆井平臺(tái)，主要包括本體部分、升降系統(tǒng)部分、樁腿部分。整體平臺(tái)屬于一體化設(shè)計(jì)，在運(yùn)作期間，把樁腿插入至海床里加以固定，能夠支撐整體平臺(tái)，便于海洋鉆井工作。自升式鉆井平臺(tái)有較高的穩(wěn)定性，使用方便靈活，能適應(yīng)不同類型的土壤條件 ?[2]，因自升式鉆井平臺(tái)優(yōu)勢(shì)顯著，所以在海洋石油鉆井中普遍運(yùn)用，但是自升式鉆井平臺(tái)也有一定的缺陷問題，就是平臺(tái)定位操作難度比較大，無法在深海里進(jìn)行作業(yè)。

2.2 基本要求

海洋石油鉆井平臺(tái)工作地點(diǎn)長(zhǎng)期處于不斷變化之中，且會(huì)結(jié)合相應(yīng)要求、水聲、海域、方位等因素，需要隨時(shí)進(jìn)行移動(dòng)。因海上風(fēng)暴時(shí)有發(fā)生，生產(chǎn)作業(yè)相對(duì)復(fù)雜化，所以對(duì)其作業(yè)提出許多要求標(biāo)準(zhǔn)。海洋石油開采需要在海底展開，并在科學(xué)技術(shù)水平日益提升的今天，汽油開發(fā)也在深海領(lǐng)域方面發(fā)展，所以，會(huì)對(duì)海上作業(yè)的安全性、技術(shù)水平提出許多新要求。

3 我國(guó)海洋石油機(jī)械裝備的未來發(fā)展前景

就國(guó)內(nèi)海洋石油機(jī)械裝備建設(shè)過程而言，它希望構(gòu)建一套整體化的技術(shù)研究工程，所以政府方面特別重視對(duì)于海洋資源的合理利用與開發(fā)。就國(guó)家層面而言，制定符合海洋實(shí)力的發(fā)展戰(zhàn)略，為成為海洋強(qiáng)國(guó)是非常有必要的。在推動(dòng)海洋設(shè)備專業(yè)化發(fā)展過程而言，下文就探討了我國(guó)海洋石油機(jī)械裝備的未來發(fā)展前景。

3.1 建立規(guī)?；⒓瘓F(tuán)化海洋石油機(jī)械設(shè)備全面發(fā)展機(jī)制

首先，要為石油企業(yè)建立具有規(guī)?；?、集團(tuán)化的海洋石油機(jī)械設(shè)備全面發(fā)展機(jī)制，逐漸從淺海向深海區(qū)域發(fā)展，體現(xiàn)機(jī)械設(shè)備國(guó)產(chǎn)化技術(shù)發(fā)展方向，建立自主創(chuàng)新石油開采技術(shù)方式。在這一過程中，需要建立技術(shù)動(dòng)態(tài)發(fā)展機(jī)制，滿足設(shè)備創(chuàng)新升級(jí)要求，保證技術(shù)研究系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)到位，有效提高機(jī)械設(shè)備整體發(fā)展能力，最終就形成了規(guī)?；⒓瘓F(tuán)化海洋石油機(jī)械設(shè)備發(fā)展機(jī)制。在這一發(fā)展機(jī)制中，企業(yè)技術(shù)研究水平就制定了乙烯類的科學(xué)設(shè)備技術(shù)研究方案，它在提高機(jī)械設(shè)備發(fā)展能力方面發(fā)揮了重要價(jià)值作用。

3.2 體現(xiàn)海洋石油機(jī)械設(shè)備多層次高端發(fā)展方向

在體現(xiàn)海洋石油機(jī)械設(shè)備多層次、高端發(fā)展方向方面，其設(shè)備資源也與國(guó)際技術(shù)發(fā)展速度相互適配，有效體現(xiàn)機(jī)械設(shè)備技術(shù)研究成果。就鉆井平臺(tái)技術(shù)研究而言，需要結(jié)合新技術(shù)強(qiáng)化操作系統(tǒng)自動(dòng)化水平，例如其海洋水下給水操控系統(tǒng)就需要良好的技術(shù)支持，結(jié)合科技技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)展機(jī)制優(yōu)化，建立高效率、高安全性的設(shè)備產(chǎn)品生產(chǎn)機(jī)制與石油開采機(jī)制，保證石油資源開采過程有效優(yōu)化，體現(xiàn)相應(yīng)保障技術(shù)的發(fā)展高端價(jià)值。

3.3 打造漸進(jìn)式海洋石油機(jī)械設(shè)備技術(shù)發(fā)展平臺(tái)

在打造漸進(jìn)式海洋石油機(jī)械設(shè)備技術(shù)發(fā)展平臺(tái)過程中，它體現(xiàn)了海洋開采技術(shù)極高的成熟度，結(jié)合設(shè)備技術(shù)研究生產(chǎn)應(yīng)用來建立給油氣資源開采技術(shù)支持體系。在這里，要建立資源開采設(shè)備專家技術(shù)體系，結(jié)合專家合作方式有效提升技術(shù)研究綜合能力，確保通過領(lǐng)域合作強(qiáng)化海洋石油機(jī)械設(shè)備技術(shù)研究核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3.4 明確海洋石油機(jī)械設(shè)備技術(shù)研究方向

在明確海洋石油機(jī)械設(shè)備技術(shù)研究方向過程中，應(yīng)該有別于陸地環(huán)境中的石油開采工作，對(duì)設(shè)備應(yīng)用提出更高技術(shù)要求。在結(jié)合開采工作建立機(jī)械設(shè)備支持能力，有效推動(dòng)資源開采工作全面開展。就石油機(jī)械設(shè)備研究過程而言，應(yīng)該確保鉆井、平臺(tái)檢測(cè)以及技術(shù)處理均體現(xiàn)一定完整性。實(shí)際上，要通過機(jī)械設(shè)備銜接石油開采工作建立安全設(shè)備支持機(jī)制，確保資源開采滿足技術(shù)設(shè)備支持要求，建立石油設(shè)備研究過程，綜合考量設(shè)備配合程度，確保關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)程度有效提升。

3.5 凸顯海洋石油機(jī)械設(shè)備多元化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

最后，要凸顯海洋石油機(jī)械設(shè)備多元化技術(shù)發(fā)展機(jī)制，結(jié)合整體化技術(shù)研究工程建立海洋資源合理利用機(jī)制，確保國(guó)家層面制定一系列符合海洋石油機(jī)械設(shè)備開采的多元化技術(shù)體系。具體來講，還需要重視對(duì)海洋資源的合理化利用，保證從國(guó)家層面制定海洋石油機(jī)械設(shè)備發(fā)展戰(zhàn)略，確保在深海工程作業(yè)技術(shù)設(shè)備研發(fā)方面體現(xiàn)主體技術(shù)建設(shè)效應(yīng)，建立鉆井船與生產(chǎn)平臺(tái)。比如說目前比較常見的Spar海洋資源技術(shù)開采平臺(tái)即立柱式平臺(tái)，它其中由多個(gè)豎直浮體與下部桁架壓載艙所共同組成，在建立Spar平臺(tái)過程中優(yōu)化石油開采技術(shù)探索機(jī)制，在運(yùn)動(dòng)性能改善方面也提出了諸多技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容，確保資源開采效率有效提高 ?[3]。

另外，石油企業(yè)還建立了海洋半潛式平臺(tái)，在深水開采石油過程中充分結(jié)合水線面積較小、抗風(fēng)浪能量偏小問題，結(jié)合鉆機(jī)能力較強(qiáng)建立多功能作業(yè)功能技術(shù)系統(tǒng)。在建立平臺(tái)主結(jié)構(gòu)過程中需要采用到高強(qiáng)度鋼，確保加班可變載荷能力全面提升。在這一平臺(tái)上就可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)海超深水石油開采操作，保證全天候、長(zhǎng)時(shí)間滿足石油開采作業(yè)要求。在不斷更新技術(shù)，優(yōu)化控制領(lǐng)域過程中，也需要在海洋石油水下工程設(shè)備建設(shè)過程中大力發(fā)展鉆井隔水管系統(tǒng)、采油樹、水下管匯系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及增加系統(tǒng)等等，全面體現(xiàn)水下石油開采處理技術(shù)要求。

在深海運(yùn)載作業(yè)裝備建設(shè)過程中，則需要采用到深潛器，配合深水活動(dòng)基礎(chǔ)建立石油海洋油氣資源勘探過程，保證海洋平臺(tái)建設(shè)到位。在建立載人深潛器過程中建立深?？臻g站海底深處機(jī)制，保證不受到任何海面風(fēng)浪影響，建立功能健全的水下保障基地。同時(shí)也要建立水下作業(yè)試驗(yàn)平臺(tái)和中轉(zhuǎn)站，發(fā)揮各自平臺(tái)重要功能作用，體現(xiàn)其技術(shù)應(yīng)用全面價(jià)值，提升海洋石油開采工作效率 ?[4]。

4 總結(jié)

隨著海上工程規(guī)模逐漸擴(kuò)大，提高海洋資源的開發(fā)利用率，特別是石油資源。但是因鉆井平臺(tái)附近環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，鉆井平臺(tái)本身體積過大，加之海上風(fēng)暴頻繁發(fā)生，促使石油鉆井平臺(tái)的安全性、可靠性受到極大影響。應(yīng)用常規(guī)的方式，對(duì)石油鉆井平臺(tái)設(shè)備展開維修養(yǎng)護(hù)，現(xiàn)已滿足不了儀器設(shè)備的基本要求。為此，風(fēng)險(xiǎn)維修的方式應(yīng)時(shí)而生，并得到完善發(fā)展，在海上石油鉆井平臺(tái)設(shè)備維修中發(fā)揮著重要作用。

綜上所述，在針對(duì)海洋石油機(jī)械設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化與豐富過程中需要首先做好能源開發(fā)發(fā)展布局，結(jié)合石油資源開發(fā)過程體現(xiàn)其裝備總體發(fā)展機(jī)制與流程，追求規(guī)?；⒓瘓F(tuán)化方向發(fā)展。同時(shí)建立深層次、高技術(shù)特征的全配套、系統(tǒng)化海洋石油機(jī)械裝備開發(fā)技術(shù)機(jī)制，有效提升海洋石油機(jī)械設(shè)備的整體核心競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，為我國(guó)成為海洋強(qiáng)國(guó)奠定良好技術(shù)基礎(chǔ)。就整體而言，還要在海洋石油機(jī)械裝備建設(shè)上多下功夫，提出創(chuàng)造性技術(shù)發(fā)展機(jī)制，不斷拓展國(guó)家海洋石油發(fā)展之路。

參考文獻(xiàn)

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[4] 白亞楠.海上石油平臺(tái)防爆電氣設(shè)備安全及改進(jìn)措施[J].設(shè)備管理與維修，2019，02（20）：3.