深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)的分析

史曉東(中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司，天津 300457)

1 深水油氣勘探開發(fā)概述以及發(fā)展歷程

自20世紀(jì)60年代末期深水油氣勘探技術(shù)研發(fā)以來，已經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，而近20年來的不斷探究與應(yīng)用，也為我國勘探出了一大批巨型、超巨型的油氣田。面對豐富的油氣儲存量，如何對其進(jìn)行開發(fā)與利用逐漸成為石油相關(guān)企業(yè)主要考慮的問題。我國深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)尚處于起步階段，資源利用、技術(shù)發(fā)展等多個環(huán)節(jié)都存在較為明顯的問題?；谏钏蜌饪碧介_發(fā)技術(shù)的動態(tài)性，研究人員無法對其內(nèi)涵進(jìn)行明確判斷，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)的囊括范圍也在不斷增加。20世紀(jì)70年代起，相關(guān)科研人員將深水的最低界限定義為100 m，經(jīng)過十年左右的探索與發(fā)展，將其最低界限改為300 m，迄今為止，我國仍以300 m作為深水最低判斷界限。而作為工業(yè)技術(shù)的領(lǐng)先國家，美國于2003年將深水的最低界限值增加到了450 m，而水深超出1 500 m的區(qū)域，則被賦予了新的定義—超深水區(qū)。結(jié)合我國深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)水平可知，水深在400～500 m之間的海域，我國可利用相關(guān)科學(xué)技術(shù)進(jìn)行靈活的勘探與開發(fā)，也正因如此，普遍將400～500 m作為深水與淺水的劃分標(biāo)準(zhǔn)[1]。

在世界范圍內(nèi)，存在深水油氣勘探“金三角”，即墨西哥灣南大西洋兩岸與巴西西非沿海三大海域。事實上，世界約84%的深水油氣鉆探活動都在這些地區(qū)舉行。三大區(qū)域中，墨西哥灣深水油氣鉆探活動舉行最多，約為世界深水油氣鉆探活動總量的32%；巴西鉆探活動舉辦量稍遜于墨西哥灣，但也占到了總量的30%左右；再加上位于第三的西非，幾乎囊括了全球絕大多數(shù)深水探井和新發(fā)現(xiàn)儲量。除上述地區(qū)以外，各國也積極在北大西洋兩岸，地中海沿岸，東非沿岸及亞太地區(qū)展開了一系列深水油氣勘探開發(fā)活動，就在不久前，挪威與俄羅斯還預(yù)備在巴倫支海域展開深水油氣勘探開發(fā)工作。

就地域多樣性分析，深水海域在我國領(lǐng)土總面積中占地較為廣闊，同時具備沉積凹陷發(fā)育、資源潛力巨大的深水油氣勘探開發(fā)優(yōu)勢。尤其在我國南海海域，天然氣水合物資源與油氣資源遠(yuǎn)超出其他海域，僅石油地質(zhì)儲存量就可達(dá)到230～300億噸，已超出我國油氣總資源量的30%。而在南海海域豐富的油資源中，僅有30%位于陸上與近海區(qū)域，70%的油氣資源儲存在深海區(qū)域內(nèi)。以我國現(xiàn)存的深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)分析，能在陸上與近海地區(qū)的油氣開發(fā)中獲得良好的應(yīng)用，但在深海區(qū)域內(nèi)的油氣資源開發(fā)上，還存在較為明顯的問題。

經(jīng)濟(jì)全球化推動了世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而這也為全球能源總量帶來了巨大的消耗，各國還應(yīng)加大對資源勘探開發(fā)領(lǐng)域的重視程度，將深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)的提升作為資源開發(fā)的重點(diǎn)探究方向。僅以技術(shù)角度分析，資源勘探開發(fā)企業(yè)需對深水勘探開發(fā)技術(shù)應(yīng)用難度進(jìn)行明確了解，加大自身企業(yè)在該領(lǐng)域的科技投入，一方面緩解我國油氣資源短缺的現(xiàn)象，另一方面也能完成企業(yè)勘探開發(fā)技術(shù)的整合，使企業(yè)技術(shù)體系得到進(jìn)一步的完善。

2 深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)特點(diǎn)分析

2.1 技術(shù)要求高

深水油氣勘探開發(fā)普遍具有水深壓力大、施工地形復(fù)雜以及海浪等影響因素較多的困難，因此對開發(fā)人員技術(shù)水平要求也較高。深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)應(yīng)用過程中所使用的技術(shù)以及設(shè)備等，都要具有較高的抗壓能力以及風(fēng)險承受能力，同時還要抵抗海底地形對深水油氣勘探造成的阻礙。為解決深水油氣勘探方面的困難，相關(guān)工作人員需積極使用地震采集處理技術(shù)以及重磁電針綜合勘探技術(shù)，針對復(fù)雜海底地形以及超深水環(huán)境進(jìn)行全面勘探。就鉆探方面而言，技術(shù)人員還要加大深水與超深水鉆井技術(shù)的應(yīng)用力度，無論是深水鉆井船、鉆井平臺設(shè)計以及建造技術(shù)方面，都要做出相應(yīng)的提升與完善。至于生產(chǎn)層面，則更注重于水下與水面工程技術(shù)的結(jié)合，技術(shù)人員應(yīng)積極學(xué)習(xí)現(xiàn)代高科技技術(shù)，重點(diǎn)關(guān)注水下生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)應(yīng)用問題進(jìn)行妥善的處理與運(yùn)用。

2.2 資金投入高

作為資源勘探開發(fā)領(lǐng)域的重點(diǎn)項目，深水油氣勘探開發(fā)對企業(yè)投入也有很高要求。投資成本高不僅體現(xiàn)在資金投入方面，人才設(shè)備以及重視程度都是影響技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的重要因素。據(jù)可靠數(shù)據(jù)分析，深水油氣勘探僅費(fèi)用方面的消耗，就比陸上平原區(qū)的油氣勘探高出一倍，其他條件相同的深水油氣勘探項目與陸上平原油氣勘探項目也會出現(xiàn)建設(shè)等方面的費(fèi)用差距。且根據(jù)近年來深水油氣勘探開發(fā)項目發(fā)展來看，資源勘探開發(fā)所應(yīng)用的深水作業(yè)船已不能供應(yīng)越來越頻繁的深水油氣勘探開發(fā)施工，每日高達(dá)50萬美元的船只租金，也為石油勘探企業(yè)帶來了巨大的成本消耗[2]。

2.3 投資風(fēng)險高

考慮到深水油氣勘探開發(fā)距離大陸較遠(yuǎn)，不容易受到襲擊等人為因素的影響，以深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)應(yīng)用投資風(fēng)險主要體現(xiàn)在地質(zhì)風(fēng)險與環(huán)境風(fēng)險兩大方面?；诤Ｉ腺Y源勘探特征分析，颶風(fēng)，海嘯等自然氣候會對深水油氣勘探開發(fā)造成嚴(yán)重影響。2006年8月，墨西哥灣的卡特麗娜颶風(fēng)就對該區(qū)域內(nèi)海上石油作業(yè)平臺造成了巨大的破壞效果，甚至破壞了大量的生產(chǎn)設(shè)施，使得美國海上石油產(chǎn)量驟減至原有水平的20%。

2.4 成功概率小

截止至20世紀(jì)80年代中期，全球深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)仍處于落后水平，全球范圍內(nèi)的深水油氣勘探開發(fā)項目有九成面臨著失敗風(fēng)險。后至90年代初期，深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)才得到了明顯的發(fā)展，但成功率依舊只有三成左右。在后續(xù)發(fā)展過程中，西非區(qū)域深水勘探，開采成功率最高，該區(qū)域內(nèi)下剛果盆地地質(zhì)的深水油氣勘探開發(fā)成功率能達(dá)到80%以上，但巴西深水鉆探的成功率仍維持在半數(shù)左右，墨西哥灣區(qū)域在三成基礎(chǔ)上進(jìn)步甚微。

2.5 勘探規(guī)模大

全球內(nèi)深水油氣資源儲存較為豐富，相應(yīng)的資源勘探開發(fā)規(guī)模也就較大。像全球深水油氣資源大三角中的墨西哥灣，其北部深水區(qū)油田規(guī)模平均水平也為1.2億桶，而西非深水區(qū)油氣田與巴西坎坡斯盆地深水區(qū)油氣田平均油氣資源儲存量更是分別達(dá)到了2.0億與3.85億桶，超出淺水區(qū)油氣田平均規(guī)模數(shù)倍。

3 深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)實際應(yīng)用分析

我國南海是深水油氣資源儲存較為豐富的區(qū)域之一，近年來石油企業(yè)也在該地區(qū)開展了諸多深水油氣勘探開發(fā)項目。其中，“深海一號”能源站的建造更是打破了我國乃至世界的多項技術(shù)局限，實現(xiàn)速度與質(zhì)量的完美融合，讓“中國速度”與“中國質(zhì)量”一度成為國內(nèi)外深水油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的重點(diǎn)討論對象。

“深海一號”能源站在三大施工設(shè)計方面創(chuàng)造了世界級記錄，他不僅是世界上首個使用立柱儲油的深水油氣勘探開發(fā)能源站，也是第一個在陸地上使用船塢內(nèi)濕式半坐墩蹲大合龍技術(shù)的能源站建設(shè)項目，更是應(yīng)用了桁架式組塊技術(shù)，建立起世界上跨度最大的半潛平臺。不僅如此，該能源站施工還采用了包括1 500 m級水深聚酯纜錨泊系統(tǒng)，對其展開完善設(shè)計與高質(zhì)量安裝，保障30年之內(nèi)不需要相關(guān)人員對福體結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化與維修。該項目采用了13項國內(nèi)首創(chuàng)技術(shù)，解決了十幾項資源站建設(shè)過程中的難題，為我國深海油氣勘探開發(fā)項目的發(fā)展提供了有效參考。

人員定位系統(tǒng)也是“深海一號”能源站引進(jìn)的新型技術(shù)之一。該技術(shù)幫助石油企業(yè)展開了無死角的安全網(wǎng)絡(luò)格化管理，有效避免空間作業(yè)量過多交叉作業(yè)難度高等問題帶來的施工延誤，在長達(dá)1 700萬工時中取得了全程無事故的優(yōu)異成績。而半潛平臺立柱儲油技術(shù)也打破了常規(guī)儲油技術(shù)的限制，將最大儲油量拓展至2萬立方米，實現(xiàn)了凝析油生產(chǎn)、儲存與外輸一體化構(gòu)想?！吧詈Ｒ惶枴鄙钏蜌饪碧介_發(fā)能源站運(yùn)營質(zhì)量更多體現(xiàn)在細(xì)節(jié)層面，就合龍階段而言，石油企業(yè)對涂裝質(zhì)量與精度控制做出了明確要求，連組塊與船體之間的連接點(diǎn)間距都嚴(yán)格控制在6 mm以內(nèi)。該能源站桁架式半潛平臺組塊重約1.5萬噸，下部船體高度更相當(dāng)于20層樓房，建設(shè)單位不僅于10月份實現(xiàn)了二者的精準(zhǔn)合龍，更是將合龍立柱與甲板下結(jié)構(gòu)偏差維持在5 mm之間，達(dá)到比設(shè)計預(yù)期更優(yōu)質(zhì)的控制效果。合龍工程在“深海一號”資源站中的成功實施，不僅標(biāo)志著我國半潛平臺船體總裝快搭載和精度控制技術(shù)已位于世界先進(jìn)水平，更意味著我國深水油氣勘探開發(fā)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。受“深海一號”深水油氣勘探開發(fā)資源站建設(shè)的指導(dǎo)，中國海油也提出了“半潛式平臺+水下生產(chǎn)系統(tǒng)”的生產(chǎn)模式開發(fā)構(gòu)想，以求獲得更優(yōu)質(zhì)的深水油氣勘探開發(fā)效果，保障深水設(shè)施施工鏈的高效應(yīng)用，也能促進(jìn)深水制造的聯(lián)合作用。同一時間，中國海油也將國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈作為深水油氣勘探開發(fā)的主要關(guān)注對象，構(gòu)建起較為完善的深水工程技術(shù)體系，促進(jìn)深水油氣勘探開發(fā)項目的全面發(fā)展，增強(qiáng)自身企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)中的控制能力。

4 深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展方向

綜合多方因素分析，可知我國深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)在面臨巨大挑戰(zhàn)的同時，也擁有著絕佳的發(fā)展契機(jī)，各石油企業(yè)也應(yīng)當(dāng)意識到這一發(fā)展機(jī)會的重要性，充分結(jié)合自身發(fā)展需求對該領(lǐng)域進(jìn)行投資。與諸多海外石油企業(yè)相比，我國石油企業(yè)無論是建設(shè)與開發(fā)還是生產(chǎn)與發(fā)展都還處于落后水平，而從海外獲取陸上油氣資源的難度也在逐年上升。隨著近年來全球?qū)ι钏蜌饪碧介_發(fā)領(lǐng)域的重視，也出現(xiàn)了各式各樣有效的研究成果，我國石油企業(yè)應(yīng)抓住這一發(fā)展機(jī)會，積極參與全球性的油氣經(jīng)營活動，在一定程度上提高我國的綜合競爭力。

結(jié)合我國深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀可知，我國東海與南中國海等海域盆地具有較高的深水油氣儲存量，但由于技術(shù)等方面的缺失，尚且無法充分開發(fā)與利用相關(guān)地區(qū)的資源潛力，石油企業(yè)的技術(shù)人員也應(yīng)積極學(xué)習(xí)與借鑒國外深水油氣勘探工作中應(yīng)用的新型技術(shù)與高效模式，積累豐富的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，為我國未來深水油氣資源的開發(fā)與利用創(chuàng)造良好基礎(chǔ)。就我國深水油氣勘探開發(fā)需求來看“參股”式合作發(fā)展策略，更能為我國石油企業(yè)增加市場競爭力。石油企業(yè)可通過“參股”形式與國際領(lǐng)先的石油公司合作，一方面實現(xiàn)共同獲利的構(gòu)想，另一方面也能降低經(jīng)營風(fēng)險對自身企業(yè)帶來的負(fù)面影響。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)型深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)已不能滿足日益增長的資源勘探開發(fā)需求，我國石油企業(yè)需對自身勘探開發(fā)技術(shù)進(jìn)行經(jīng)驗積累與水平提升，以適應(yīng)新時代背景下深水油氣勘探開發(fā)活動的要求。在此過程中，石油企業(yè)可將大型國際石油企業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展作為參考，學(xué)習(xí)其生產(chǎn)經(jīng)營過程中的操作經(jīng)驗，提高企業(yè)內(nèi)部對深水油氣資源勘探開發(fā)地質(zhì)理論的培訓(xùn)。僅借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗還不夠，我國石油企業(yè)還應(yīng)對自身技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新與完善，積極開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的海上工程核心技術(shù)，提高自身對深水重大裝備的制造與應(yīng)用能力，構(gòu)成較為完善的技術(shù)管理體系，加速我國深水油氣勘探開發(fā)在國際資源勘探開發(fā)領(lǐng)域的發(fā)展。同時要以此為基礎(chǔ)，提高自身在海外深水項目活動中的參與程度，進(jìn)一步提升自主勘探開發(fā)深水大型油氣田的能力。

可以說深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用在我國油氣供給方面有著較強(qiáng)的影響作用，各石油企業(yè)還需充分發(fā)揮自身職能作用，引起國家層面對深水油氣資源勘探開發(fā)領(lǐng)域的重視，并為其制定長遠(yuǎn)、穩(wěn)定的發(fā)展戰(zhàn)略。戰(zhàn)略發(fā)展可從資源整合、關(guān)稅調(diào)整與內(nèi)外關(guān)系三大方面入手。資源整合是國家層面針對深水油氣勘探開發(fā)活動制定的發(fā)展戰(zhàn)略，有關(guān)部門要以國家重大專項作為參考依據(jù)，促進(jìn)石油企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)和各高校之間的合作研究，構(gòu)建“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合發(fā)展模式，打破技術(shù)層面對我國深水油氣資源勘探開發(fā)的阻礙。

另一角度，國家還可對深水油氣項目展開適當(dāng)扶持，如減免深水礦區(qū)的使用費(fèi)、資源稅與關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備進(jìn)口稅款等，同時結(jié)合多方資源，建立起油氣風(fēng)險基金鼓勵制度，提高石油企業(yè)對深水勘探開發(fā)工作的積極性。最后則是內(nèi)外關(guān)系協(xié)調(diào)方面，我國還需與外部國家建立政治經(jīng)濟(jì)外交等多方面的穩(wěn)定關(guān)系，為深水油氣資源勘探開發(fā)創(chuàng)造良好的外部發(fā)展環(huán)境，促進(jìn)深水資源勘探開發(fā)在世界中的改善與發(fā)展，有效推動經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程。

5 結(jié)語

綜上所述，深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)在新時代背景下的應(yīng)用越發(fā)廣泛，而傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用過程中的問題對其發(fā)展造成了嚴(yán)重影響。石油企業(yè)應(yīng)深入分析深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)的發(fā)展歷程，對其應(yīng)用過程中存在的問題展開研究，以實際案例為依據(jù)，探索相關(guān)問題的有效解決措施，為資源勘探開采創(chuàng)設(shè)良好背景，為我國乃至世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起推動作用。