深海海洋工程装备技术发展现状与趋势研究

艾玉忠

【摘要】随着全人类科技与经济的飞速发展，世界各国对各种天然资源的需求日渐旺盛。地球陆地天然资源的有限性，趋使人们往深海寻找人类需要的各种天然资源，如石油、天然气等重要工业能源；这些能源在我国工业、农业生产以及军事方面和人民生活中都有着极为广泛的运用。本文对海洋油气钻采平台以及海洋油气储存设施等工程装备的现状进行了介绍分析；以海洋工程装备技术中的半潜式平台、张力腿平台、立柱式平台等技术为切入点，对海洋工程装备技术未来发展趋势做了相应的研究。

【关键词】海洋工程、深海装备技术、海洋装备系统

1. 海洋深海工程装备技术发展水平的现状概述

海洋工程是一个复杂又庞大的科技工程项目，其需要先进的技术，和针对海洋开采的工程设备，主要包括：海洋石油天然气钻井开采采平台、海洋石油天然气储存装备设施、海洋钻井船。

在陆地油气资源有限，人类对石油和天然气的需求又不断攀升的矛盾中，海洋深海钻井开采平台是海洋油气开采的基础设施保障；在广博的大海上，天气变化快，风浪和海流等因素对海上钻井平台造成一定的安全威胁，为有效避免这些潜在的危险，就需要在不同的自然条件下采用不同的钻井平台。目前海洋深海钻井开采平台主要分为固定式平台和移动式平台。其中固定式平台包括重力式平台和桩式平台（导管架式）；移动式平台包括了浮式平台、座底式平台、顺应式平台。海上钻采平台不仅要保证正常的油气钻采工作，还需要提供给钻采人员日常生活的平台。

海上油气短期储存设备FPSO（浮式生产储油卸油轮），其用油轮和驳船改装或者完全新建而成，设备主要功能是采油和储油。

2.海洋工程装备技术未来发展趋势

近年，随着海洋科技的发展，各类新型的平台也不断涌现出来，这里主要探讨一下三种不同的海上钻采平台技术。

2.1半潜式平台技术发展简述

半潜式钻井平台这种作业平台采用锚泊定位或者动力定位，作业时处于半潜状态，通常用于作业水深60-3050米的海洋区域，但是随着科学技术技的不断革新和进步，深海作业的水深越来越深。此种海洋钻采平台深受世界各国欢迎，占全球已有钻采平台的六分之一，其对科学技术水平要求高，造价也较高；其优点是海上抗风能力达到100-120kn，可抵御16-32米的海浪；甲板的面积大、可达8千吨的物体载重量；适应深水作业；钻井能力强，通常可达六千至一万米；除了这些基础的硬件设施，其多种作业功能和良好的移动性、全天候的工作能力等优点都使之成为最受欢迎钻采平台的推手。

目前半潜式钻井平台技术已经发展到最新的第六代，其建造年代为21世纪初，深海作业水深范围可达2550-3600米，钻井深度大于9144米；第六代半潜式钻井平台船体结构较之前的更为优化，在重量上有所减轻，方便移动，平台的可变载荷能力提升。全自动化控制的钻井操作系统和甲板操作系统充分适应了深海作业极端恶劣的环境。

2.2张力腿式平台技术发展简述

张力腿式平台技术其主要用途是钻井和生产；张力腿式平台技术的优点是稳定性比较好、移动灵活度高、适应深水作业。有平台、立柱、下浮体等结构构成是与半潜式钻井平台的相似之处；同样他也采用锚泊定位。但是其区别在于张力腿平台锚泊定位的锚链是悬垂曲线。

张力腿式平台技术1984年使用于欧洲北海地区，目前最大工作水深为1432米，其并不适用于大于1500米的水深海域。

2.3浮式钻井船技术发展简述

浮式钻井船设备能在海面上钻井和移位，属于移动式的海上钻井设备。钻井船在海上作业移动方便、机动性最好，但是钻井采油气的能力相对较差。

钻井船作业时和半潜式平台一样浮在水面。井架大多设置在船体的中部，这样可以最大限度的减少船体摇荡对钻井工作的影响；如果在海中垂荡过大，会导致钻井工作被迫停止，减低了钻采效率，增加海上作业时间。大多钻井船都具有自己航行能力，没有自己航行能力的叫做“钻井驳”。他们均可以在三千米以上的超深水海域进行探查，可以帮助采油人员掌握海底油气储量状况、位置等。

因为浮式钻井船容易受风浪影响，稳定性不好，所以通常会擦去以下技术措施减少其弊端。第一，摇水舱设置减少以减轻开采过程中船的摇摆。第二，在船中部安设井架或者圆筒，其下用锚链与海底链接，钻井船可以围绕其旋转，减少钻井船的摇摆和位移。第三，安装水下器具以适应钻井船的摇摆。第四，安装动力定位系统，提高钻井船性能，在一定条件下保持船的固定性。

3.海洋开采工程未来发展趋势

3.1向深海扩张开采是未来趋势

近年来，全球天然资源紧缺，然而世界各国都纷纷将取得石油、天然气等资源的焦点转移到海上，尤其是许多未知的深海海域。未來海洋钻采作业向未知的深海海域转移是势在必行的趋势，在未知深海进行石油、天然气等资源的勘探工作将是未来海上作业迈出去的第一步。未知深海海域所蕴藏的能源，需要更为先进的技术做支撑去勘探。中国在海上有300万平方公里的海域，其丰富的天然资源等我们去开采，但是我国目前的钻井技术还需要提高，钻采模式要环保可持续发展。

3.2深海海洋工程装备技术探索和研发

我国科学技术不断创新，在海洋石油、天然气等天然能源的开采领域也不断的进行尝试和革新；但是，近年来我国地区性的天气异常，加之全球气候变暖越来越严重，部分地区环境堪忧，这些自然信号是给我们的警钟；这要求我们在开采油气时，需要更多的注重可持续发展，不能一味开采，断了子孙后代的后路。

良好的海洋深海开采技术是保护海洋环境和海洋能源可持续开采的保障与前提。中国的深水石油开采起步较晚，从最初只能在浅滩不超过400米的海域进行开采，到中南海500-2000米的海域，再由半潜式海洋开采平台技术的不断革新，我们可以尝试超深水海域（>3000M）的油气开采工作，这些都离不开技术的进步；因此，我们虽然起步晚，但是技术进步却很快，这个时候，更应该要结合环保的理念，尽快设计建设处既环保又有效率的海上开采平台，造福中国。

总之，从海洋深海钻井开采平台装备技术发展的现状来看，应继续提升海洋深海开采平台的优势部分，克服短板；把焦点放在海洋深海钻井开采平台的技术进步和建设速度上来。把资源和焦点放在需要高科技支撑的半潜式平台的研究和开发上。发挥其现有的稳定性好，运动灵活，全天候工作能力等功能优势，加大技术开发的投入，加大海洋深海钻井开采人才的选拨。为中国海上能源开发做出质的贡献，拔高中国海洋深海钻井技术领域的研究，将研究结果运用到实际的深海开采过程中去。

参考文献：

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[2]王颖，韩光，张英香. 深海海洋工程装备技术发展现状及趋势[J]. 舰船科学技术，2010，10：108-113+124.

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