海底“黑金”如何上岸？

○顧 岳

石油和我們的生活息息相關(guān)，我們的衣食住行處處離不開它。在“衣”方面，如滌綸、錦綸等合成纖維都是從石油中提煉出來的；在“食”方面，很多化肥、藥品、器械的原材料離開石油也無法產(chǎn)生；在“住”方面，各類建材的合成材料更加離不開石油工業(yè)；在“行”方面，石油是幾乎所有機(jī)動車的主力能量源。正因?yàn)槭驮谀茉春驮牧项I(lǐng)域的重要地位，它才被稱為工業(yè)“血液”，也被稱為“黑色的金子”，是國家的一項戰(zhàn)略資源。很多國家對石油的追逐以及圍繞石油的博弈更凸顯了其戰(zhàn)略價值。著名的第四次中東戰(zhàn)爭中，阿拉伯聯(lián)盟祭出石油漲價、限供這一“武器”，迫使美國為首的西方國家讓步。

石油如此重要，石油的勘探和開采就舉足輕重。單是陸地石油已不能滿足人類發(fā)展的需要，海底石油早就被各國盯上。相比于陸地石油，海底石油的勘探和開采，技術(shù)難度更大。

根據(jù)美國《油氣雜志》報道，于2022 年12月5 日發(fā)布的《全球油氣儲量報告》顯示，截至2022 年1 月1 日，全球石油探明儲量為2 406.9 億噸，主要集中在中東和美洲地區(qū)。全球海洋石油資源量約1 350 億噸，探明約380 億噸，尚處于勘探早期階段，主要集中在“三灣、兩海、兩湖”?！叭秊场奔床ㄋ篂?、墨西哥灣和幾內(nèi)亞灣，“兩?！奔幢焙：湍虾?，“兩湖”即里海和馬拉開波湖（委內(nèi)瑞拉境內(nèi)）。

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海底資源歸屬

1994 年11 月生效的《聯(lián)合國海洋法公約》規(guī)定，主權(quán)國家可以沿著本國領(lǐng)?；€劃出不超過200 海里的專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)和不超過350 海里的大陸架，邊界有島嶼的從島嶼基線劃起。

公海海底區(qū)域，包括各國大陸架以外的海床、洋底及其底土，被稱為國際海底區(qū)域。國際海底及其資源，任何國家或個人不得據(jù)為己有，任何國家也不能自由開發(fā)。國際海底礦產(chǎn)資源，一方面由國際海底管理局企業(yè)部開發(fā)（總部設(shè)在牙買加），另一方面由有關(guān)國家及其自然人和法人與管理局以協(xié)作方式開發(fā)。

一、海底石油分布及開采現(xiàn)狀

波斯灣的沙特、卡塔爾和阿聯(lián)酋，里海沿岸的哈薩克斯坦、阿塞拜疆和伊朗，北海沿岸的英國和挪威，還有美國、墨西哥、委內(nèi)瑞拉、尼日利亞等，都是世界上重要的海上油氣勘探開發(fā)國。在世界海洋石油產(chǎn)量中，北海海域石油產(chǎn)量及其增長速率，始終居各海域之首。2000 年產(chǎn)量達(dá)到峰值，即3.2 億噸，隨后漸漸下降。波斯灣石油產(chǎn)量緩慢增長，年產(chǎn)量保持在2.1～2.3 億噸，而墨西哥灣、巴西、西非等海域石油產(chǎn)量增長較快，年均增長超過5.0%。其中，墨西哥灣可能在將來數(shù)年超過北海，成為世界最大產(chǎn)油海域。

二、海底石油開采難在哪兒？

海底石油的生產(chǎn)過程一般分為勘探和開采兩個階段。海上勘探任務(wù)是探明油氣藏構(gòu)造、含油面積和儲量等信息。海底石油的開采過程包括鉆生產(chǎn)井、采油、集中、處理、貯存及輸送等環(huán)節(jié)。

【名詞解釋：油氣藏是指在單一圈閉中具有相同壓力系統(tǒng)的油氣的基本聚集。圈閉中只聚集了油，稱為油藏；只聚集了天然氣，稱為氣藏；同時聚集了油和游離氣則稱為油氣藏。】

在勘探階段：由于海水阻隔，往往不能直接把探測設(shè)備下到海底，只能在海面的船上使用探測設(shè)備，需要考慮海水的各種影響，如潮汐、水壓、水深等。

在開采階段：海上風(fēng)浪流等環(huán)境因素對鉆采設(shè)備的正常使用具有極大的干擾；海底表層土質(zhì)疏松，與陸地大不相同，設(shè)備及施工工藝都需要進(jìn)行相應(yīng)的改變；同時，海上環(huán)保要求較為苛刻，增加了海上石油鉆采的作業(yè)難度。

三、我國海底石油開采技術(shù)的發(fā)展

目前世界上有BP（英國石油公司）、貝克休斯公司、斯倫貝謝公司、巴西國家石油公司、挪威國家石油公司、埃克森美孚、殼牌、哈斯基、優(yōu)尼科等公司在從事海洋石油勘探開發(fā)工作。這些公司擁有海洋石油深水勘探開發(fā)核心技術(shù)，如鉆采裝備核心零部件的研發(fā)與加工制作、先進(jìn)的鉆完井設(shè)計軟件，鉆采、設(shè)備操控等領(lǐng)域的成熟技術(shù)。

從1956 年鶯歌海油苗調(diào)查算起，我國海洋石油工業(yè)已經(jīng)走過了近70 年的發(fā)展歷程。1982 年中國海洋石油總公司成立后，我國海洋石油工業(yè)實(shí)現(xiàn)了從合作開發(fā)到自主開發(fā)的技術(shù)突破，從北到南順時針依次開發(fā)了渤海油田、東海油田、南海東部油田及南海西部油田。

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海上平臺如何才能不“隨波逐流”？

海水是液體，海面上風(fēng)浪很大，海上平臺要如何“固定”在海洋表面上呢？不同類型的海洋平臺有不同的固定方式。

海洋平臺可以大致分為固定式和移動式兩種，其中移動式又可以分為自升式和半潛式。固定式鉆井平臺是通過管架結(jié)構(gòu)在海底將平臺固定，在整個使用壽命期內(nèi)位置固定不變；自升式鉆井平臺的固定方式是樁腿固定，工作時將樁腿下放插入海底進(jìn)行固定，打完井后將樁腿拔出并提起，整個平臺浮于海面由拖輪進(jìn)行移動；半潛式鉆井平臺主要通過錨鏈和動力控制系統(tǒng)（如果發(fā)生漂移，平臺上面的平衡動力裝置會啟動，把平臺推回原來的位置）進(jìn)行固定。

我國南海蘊(yùn)藏著豐富的油氣礦產(chǎn)資源。深水油氣資源的勘探開發(fā)，對保障我國能源供應(yīng)具有重要意義。雖然我國深水油氣勘探開發(fā)起步較晚，但經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)和自主創(chuàng)新，我國已躍升成為全球少數(shù)能夠自主開展深水油氣勘探開發(fā)的國家之一。

為了海洋石油工業(yè)更好地發(fā)展，我國需要在以下技術(shù)方面尋求突破。

（1）深水油氣勘探技術(shù)：深水油氣勘探是深水油氣資源開發(fā)首先要面對的挑戰(zhàn)，包括長纜地震信號測量和分析技術(shù)、多波場分析技術(shù)、深水大型儲集識別技術(shù)及隱蔽油氣藏識別技術(shù)等。

（2）海上油氣集輸工藝技術(shù)：我國海上油田原油多具有高粘、易凝、高含蠟等特點(diǎn)，同時還存在高溫、高壓、高CO2含量等問題，這給海上油氣集輸工藝設(shè)計和生產(chǎn)安全帶來許多難題。

（3）克服特殊的海洋作業(yè)環(huán)境條件：我國南海環(huán)境條件特殊，夏季有強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，冬季有季風(fēng)，還有內(nèi)波、海底沙脊沙坡等，使得深水油氣開發(fā)工程設(shè)計、建造、施工面臨更大的挑戰(zhàn)。我國渤海冬季有海冰，如何防止海冰帶來的危害也一直是科研人員的難題，目前主要用破冰船來阻止平臺附近結(jié)冰。

（4）深水海底管道安全技術(shù)：深水海底為高靜壓、低溫環(huán)境（通常4 ℃左右），這對海上和水下結(jié)構(gòu)物提出了苛刻的要求，也對海底混輸管道提出了更為嚴(yán)格的要求。一般管線埋置深度取管頂以上1.5～2.0 m，特殊地段甚至需要4～6 m。埋置深度主要取決于該地區(qū)波浪、潮流的大小，還要考慮管線穿越區(qū)域航道分布、港口和碼頭營運(yùn)、船只錨泊、漁業(yè)捕撈、水產(chǎn)養(yǎng)殖等因素，有時還需要考慮管線溝槽開挖、埋設(shè)、回填等施工問題。目前常規(guī)利用船只或潛水器將焊接好的管道鋪設(shè)在海底。

（5）經(jīng)濟(jì)高效的邊際油氣田開發(fā)技術(shù)：我國邊際油氣田具有底水大、壓力遞減快、區(qū)塊分散、儲量小等特點(diǎn)，這意味著水下電潛泵、海底增壓泵等創(chuàng)新技術(shù)大有用武之地，它們可以降低邊際油氣田的開發(fā)成本。

【名詞解釋：邊際油氣田是指一些中小型油氣田或地層構(gòu)造復(fù)雜以及地處邊遠(yuǎn)地區(qū)的油氣田，石油公司無法采用常規(guī)的開采技術(shù)和管理技術(shù)進(jìn)行開發(fā)建設(shè)與生產(chǎn)，只有改進(jìn)技術(shù)和資金方案才能獲得經(jīng)濟(jì)效益。特指那些開采難度大、開采成本高的油氣田?！?/p>

補(bǔ)一課

為什么海上石油鉆井平臺上總有支“火炬”？

原油一般會與天然氣共存，在石油開采的過程中，天然氣免不了要被釋放出去。如果是在陸地上開采，可以建造采集裝置，將天然氣收集。但若是在海上作業(yè)，建造收集裝置的成本很高，降低了開采收益。天然氣的主要成分是甲烷，若直接排放到空氣中，對臭氧層的破壞力非常大。因而，海上開采石油時一般是修建一根管道，將這些氣體輸送到遠(yuǎn)離平臺的位置燃燒掉。氣體在排出口燃燒，我們也就看到了“火炬”。

天然氣燃燒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，把開采作業(yè)中產(chǎn)生的氣體燒掉，也是為了保證作業(yè)人員和平臺的安全。因?yàn)樘烊粴庖兹?，積聚得多了很可能導(dǎo)致爆炸。若是鉆井平臺設(shè)備因某種原因突然停止作業(yè)，燃燒的“火炬”第一時間將天然氣消耗掉，避免設(shè)備因內(nèi)部氣壓驟增甚至燃爆危及設(shè)備及人員。

再有，伴生氣體的燃燒狀況也能反映原油的質(zhì)量，是評估原油的一項重要指標(biāo)。

隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)在一些開采企業(yè)能在海上鉆井平臺建造專門的天然氣回收裝置，將這些氣體用做開采設(shè)備的燃料，一舉兩得。