深海开发:几多难题待解

□ 文/本刊记者 李天星

据估算，全球深水区最终潜在石油储量高达1000亿桶，深水是世界油气的重要接替区。

对于企业来说，海洋之争关键还是高新技术之争，特别是深海技术应当属于国家的核心竞争力。

破解瓶颈 差距也是潜力

30年来，中国海油通过对外合作逐步积累深水经验，但实现深水油气资源勘探开发所需要的技术、装备、资金和队伍等难题，使我们的深水勘探开发长期徘徊不前。挑战多多，专家认为集中体现在四个方面：一是深水开发工程装备缺乏；二是深海环境条件恶劣、复杂；三是深水开发工程技术的空白；四是深水油气资源勘探开发的高技术、高风险、高投入。

伴随着“海洋石油981”的投入使用，我国形成了以深水钻井平台关键技术为代表的深水大型装备建造关键技术体系，以及深水勘探开发钻完井关键技术体系，具备了进军深水区的能力和条件。而在此之前，中国深水钻探的最大水深仅为505米。如今，中国海洋石油工程自主开发能力也仅限于200米水深之内，与国外相比大约有10年的差距。

深海海底具有丰富的油气资源。如南海，这片我国面积最大、油气资源最“富”的海域，石油资源约在230亿-300亿吨之间，天然气总量约为16万亿立方米，占我国油气总资源量的1/3。但其中70%的资源，蕴藏于153.7万平方公里的深水区域。

尽管海洋资源量巨大，但是目前由于深海勘采技术未达到要求，以及海军实力薄弱等原因，我国仍以近海石油勘采为主，90%以上的海上石油产量来自浅海。

兆金/供图

现阶段，中国海洋石油主要采自渤海、东海、黄海等海域，对于南海的油田开发程度很低，究其原因就是中国在深海采油方面的技术力量过于薄弱，而南海地区油田普遍属于深海油田，并且洋流复杂，不易开采。然而，越南、菲律宾、马来西亚等国家已经在南海海域进行了大规模的开发，多次侵犯我国南海主权。因此我国亟待加大深海油气田开发的投入。

中国深海探索起步较晚，这是不争的事实，“在中国刚开始学会走的时候，西方发达国家早已开始跑步前进了。”据了解，中国的深海探索在“十五”计划期间才真正提上议程，而在这5年并未取得实质性进展。

巨大的勘测难度使深海勘测一直居于地球科学的前沿。由于这种探索要求大额投入和尖端技术，非发达国家难以问津，这也成为中国发展深海探索的一个绕不过去的坎儿。

此外，我国“唯一”的深海考察船排水量是5600吨，而日本最大的大洋科考船排水量早已超过2万吨，国外同等档次的船也已更新到了第三代。

“有需求、没技术”，这已成为中国深海探索领域的一个普遍存在的短板。尽管国家“十五”、“十一五”计划都为深海技术重点立项，“但相比我国深海探索的发展需要，这仍是杯水车薪”。

现代的深海竞争，实质上是高科技的竞争，技术的严重短缺使中国在世界深海探索领域长期处于“失语”状态。

早有科学家预测，深海，这片迄今为止人类知之最少的“科学盲区”，将成为继太空之后下一个关系到人类社会发展和政治格局的重要地域。而实际上，或出于政治目的，或着眼经济利益，或本着科研精神，世界强国早已开始了一场关于夺取未来战略制高点的深海暗战。

装备制造 需要再上高端

“工欲善其事，必先利其器。”专家表示，深海的水压大，给海上设施带来密封、腐蚀等难题；而且海底地层的结构复杂，温度可能低，也可能高温；深海的灾害性环境更多，对设备可靠性和人员操作能力要求更高，所以在浅海施工的钻井船、铺管船，在深海统统派不上用场。在“海洋石油981”等“深水利器”建造之前，中国在海洋石油开采装备制造业上，相对处于低端。

我国海上能源工程战略型新兴产业和技术虽取得长足的进步，但与世界先进水平以及我国海上能源开发的实际需求相比还有很大差距。一是深水工程装备差距大：2011年我国建成部分深水工程重大装备，但距离形成系统作业和施工作业深水作业船队还有很大差距，还远远不能满足我国南海深水开发的实际需求，同时与之配套的深水作业能力还处于探索阶段；二是深水油气田勘探开发工程技术、装备差距大：我国在建深水油气田开发水深为1480米，而世界纪录为2743米；三是海上应急处理技术、装备差距大：渤海蓬莱事故，说明我们在应对海上溢油等重大事故时，装备和技术需要继续加强，一些特殊技术需要加强研究，如轻质油膜回收技术和装备研制等。

“海洋石油981”填补了中国在深水钻井特大型装备项目上的空白，对增强我国深水作业能力，实现国家能源战略规划等具有重要意义。然而，我国海工企业要参与国际角逐，并占有一席之地，还需实现从做大到做强的蜕变。

业内专家认为，我国海工行业必须抓住机遇，各方合力有效互补，在地域上形成一定产业集中度和规模效应，从而提高行业竞争力。

据统计，全球超过亿吨级的大油气田的发现，深海几乎占到了40%-45%。而我国深海面积达到70多万平方公里，其资源量达到350亿-500亿吨。开发深水，是中国“十二五”乃至“十三五”期间的一项重大而艰巨的工程。

按照“十二五”规划的安排，我国将加快近海海域和深水油气田勘探开发。

然而，要开发深海，没有重大装备是不行的。过去为什么没有开发，一个重要原因就是没有深海的重大装备，这样的装备每租用一天就是50多万美元，全世界这样的深水钻井船还为数不多。

“十二五”时期是中国船舶工业和海洋石油工业大有作为的重要发展时期。海洋经济发展已上升为国家战略重点，中央提出“坚持陆海统筹，制定和实施海洋发展战略，提高海洋开发、控制、综合管理能力”的要求，为加快海洋石油工业发展提供了重要战略机遇。同时，国家将海洋工程装备作为高端制造业的重要组成部分纳入战略性新兴产业，重点扶持。

深海开发 面临诸多挑战

我国南海深水环境条件恶劣，以百年一遇的风浪条件做比较，我国南海波高为12.9米，与墨西哥湾相等，是西非海域的3倍，南海表面流速和风速接近墨西哥湾的2倍。我国南海具有特有的内波流、海底地质条件复杂（包括海底滑坡、海底陡坎、浊流沉积层、碎屑流沉积等）。同时，我国南海油气具有高粘、高凝、高含二氧化碳等特点，使深水低温高压环境下的远距离油气输送面临巨大挑战。

我国海洋工程自主实践经验仅在200米水深之内，与国外深水海洋工程技术的飞速发展形成巨大反差，已经成为制约我国深水油气资源开发的瓶颈。一方面，目前深水核心技术仅掌握在少数几个国家手中，引进中存在技术壁垒；另一方面，我国南海特有的强热带风暴、内波等灾害环境以及我国复杂原油物性及油气藏特性，本身就是世界石油领域面临的难题，这就决定了我国深水油气田勘探开发工程将面临更多的挑战，只有通过核心技术自主研发、尽快突破深水油气田勘探开发关键技术，我国才能获得深水油气资源勘探开发的主动权。

海上油气开发投入高风险大。由于深海油气勘探开发需要一整套包括技术装备、后勤供给、安全防控在内的综合体系，它所带来的“高投入、高风险、高科技”的门槛让能够从事深海油气勘探开发的国家和公司屈指可数。海洋石油装备建造需要巨大资金支持，比如建设一个远离大陆的中型深水油气田（千万吨级），投资约需500亿-600亿元人民币。

随着油气勘探开发不断向深水推进，施工难度也相应越来越高。

水深增加，要求隔水管更长、钻井液容积更大以及设备的压力等级更高，这使得隔水管与防喷器的重量等均大幅增加，所以必须具有足够的甲板负荷和甲板空间；另一方面，水深增加，加之深水恶劣的作业环境，使得钻井非作业时间增加，这对设备的可靠性要求更加苛刻—在选择深水钻井装置、设备和技术时都要针对水深程度进行单独校核。

同时，海底温度低，但井底有可能高温，这给钻井作业带来很多问题。因为在低温环境下，钻井液的黏度和切力大幅度上升，会导致显著的胶凝现象发生，而且会增加形成天然气水合物的风险。水深的增加，地层的破裂压力梯度降低，致使破裂压力梯度和地层孔隙压力梯度之间的窗口较窄，极易导致井漏、井喷等复杂情况的发生。

要实现进军深水的梦想，就必须建立完善的深水勘探开发技术体系。以勘探为例，要完成深水油气藏资源的勘探，就需要深水装备技术、长缆地震信号测量和分析技术、多波场分析技术、深水大型储集识别技术及隐蔽油气藏识别技术等综合的工程装备技术体系。

因此，打造一批能够完成深水作业的“利器”，就成了承载整个深水油气勘探开发技术体系的关键。

一般而言，深水勘探有几个关键性因素不可忽略，即勘探理论、地质资料、深水钻井装备和专业团队等。在国外，衡量一家公司是否具备深水作业能力，重要标准之一就是看该公司是否具有“被实践证实”的深水技术。中国工程院院士曾恒一认为，中国海油在300米内水深区域的石油开采技术已达到世界先进水平，而在300米-3000米这一深水区域却是刚刚起步，深水技术与世界先进水平相比尚有较大差距。

安全环保 必须不断加强

“最大的风险是被忽视的隐患，最大的困难是被轻视的艰险。”我们必须清醒地意识到：深海勘探开发安全永远不可能一劳永逸。

海洋石油具有高风险特征。一是要面对海上各种严重的自然灾害—台风、海啸、地震等。如2006年墨西哥飓风中，50多座海上平台遭受不同程度的损坏。2006年南海珍珠号台风，造成我国南海最大油气田停产10个月，每天损失原油2万桶；二是海上油气田开发中作业风险大。如2001年3月，巴西P36半潜式钻采平台(作业水深1350米)爆炸后翻沉。2011年，墨西哥湾BP石油公司“深水地平线”钻井平台发生爆炸，导致11名工人死亡，钻井平台沉入海底，大量原油泄漏到海洋中，海岸线受到严重污染。

作为世界深海勘探开发的后来者，中国海油吸取了前人的经验和教训。“海洋石油981”首次采用了世界最先进的本质安全型水下防喷器系统，在紧急情况下可自动关闭井口，其安全系数大大提高，能有效防止类似墨西哥湾事故的发生。

深水油气勘探领域经验丰富的美国，在墨西哥湾事故发生后更加重视深水作业安全，并采取了一系列措施，包括实行更为严格的作业标准、强化深水钻井应急措施等。除此之外，美国政府还希望通过投资研发的手段，提升深水作业技术水平，确保深水作业的安全。

资料显示，2011年11月22日，美国能源部（DOE）宣布资助了6个以减少超深水钻井风险和环境保护为目的的油气研发项目，总经费2640万美元，研发内容包括通过改进固井、连续管修井、流量控制等技术手段预防不可控的油流，通过水下机器人进行3D激光成像实施监测与检查，通过特殊管道间接测量多相流，建立更有效的全电动深水安全系统，以及海洋设施的优化设计等。

这些研究非常具体务实，其中一个项目就是美国能源部联合美研究院校，对北大西洋飓风活动对气候变化的影响进行详细分析，目的是增加对飓风严重程度的了解，并设计可替换的海洋作业系统。

南海海域台风活跃，对深水作业的安全构成了很大威胁。我国由于起步较晚，深水勘探规模较小，这一问题尚未能从政府层面整合资源进行研究，无论是研究投入还是深度都需要加强。

在进军海洋油气领域的同时，对生态环境造成的污染及破坏亦不容小觑。根据国家海洋局今年3月份发布的报告，石油类污染已然是海水中的主要污染物，并且污染量呈现显著上升趋势。污染的来源，除了陆域排放，海上开发是另一主因。

海上平台向海洋排放了大量的生产污水、钻井泥浆、钻屑等，对海面造成了非常严重的污染。除了生产活动，因事故造成的海洋石油污染也很严重。在近30年间，我国沿海共发生船舶溢油事故2353起，平均3.5天发生一起，溢油总量达34，189吨。对此，如果不采取合适的预防以及管理措施，海洋石油污染问题很有可能会随着开发力度的加大而加剧。