海洋石油开发概况

特点
一、自然环境恶劣
除了与陆地一样承受天气的影响外，还要承受海洋这一特殊 环境的影响。海浪、海冰与台风、季风的综合作用对油气田生产设 施将产生巨大的破坏力，以致影响海上正常作业和油气井的正常生 产。海上飓风被称为海上气象恶魔，严重威胁着海上平台的安全。 1979年11月25日“渤海2号”钻井平台在井位迁移时倾覆，1983年 12月25日美国阿科公司租用的“爪哇海”号钻井船在南海受台风
我们将重点介绍海洋自然环境条件中的风、波、 流和海冰对于海洋石油开发的影响。
海冰对海上设施的影响
海冰对海上设施的影响主要表现在冰增加了设施所需要 承受的荷载，主要有以下几种形式：
一在风及潮流的作用下，大面积冰层移动对钻采 装置产生挤压力；
二流冰期间，大小冰块撞击钻采装置的冲击力,冰 覆盖层对钻采装置的磨损作用；
海洋石油开发简史
1887年，美国人以栈桥连陆方式在加利福尼亚距海岸200多 米处打出了第一口海上油井
标志着海上石油工业的诞生。 20世纪40年代建造成功第一台专门设计用于海上石油钻井平 台。
标志着海洋石油工业与陆地石油工业相同，开始了明确的 分工，即海上油公司与专业服务公司的分野。 50年代以后，研制成功移动式钻井平台
西哥湾
西非地区
中东地 区的波 斯湾
南沙群岛 海底
目前全球作业的海上石油平台共计4万多个，仅美国墨西哥湾7000多个
我国油气资源
我 国 平 均 探 明 率 为 38.9 ％ ， 海 洋 仅 为 12.3％，远远低于世界平均探明率73%和美 国的探明率75％。我国天然气的平均探明率 为23％，海洋为10.9％，而世界平均探明率 在60.5％左右。因此我国油气资源的探明率 (尤其是海洋)很低，整体上处于勘探的早中 期阶段 。
岛堤岸被毁的事故。所以防止局部热带气旋以及风暴潮的影
响在设施设计的时候就需要进行全面的考虑。
台风云图
风暴潮将人工岛护堤打坏
井场被毁
特点
二、狭小的作业空间
钻井和采油的活动空间狭小，一切设备都集中在一个或 几个平台上，每个平台一般有2－3层甲板，每层甲板面积最 大不过30m×67.5m。在如此有限空间内开发面积约数十平 方千米的油气田，无论是开发方案还是工程设计都与陆上不 同。如：
通过详细的事故原因分析， 主要有以下5条因素：
一 设计时没有考虑冰载荷，仅以波浪 为设计控制载荷；
二 平台整体结构设计不合理桩长壁薄， 整体稳定性差、平台震动严重、产 W 生自激振动；
三 平台整体布局不合理，以面积最大 迎接来冰；
四 施工粗糙、焊接质量不高； 五 只用材料力学进行静强度计算。
N
20度
陆丰22-1 流花11-1
东方1-1
西江30-2 崖城13-1
惠州26-1 惠州32-2/3
海洋石油开发概述 海洋石油开发特点 海上钻井 海洋油田开发建设 海上作业安全环保
海洋石油开发特点
中国海洋石油工业起步于20世纪50年代末，大约比世界 海洋石油的发展晚了70多年。
20世纪60年代正式决定“下海”的时候，沿袭的是陆地 找油的思路。开始的想法很简单，大海找油就是“陆地加水”， 想的是如何将陆地的钻探经验和办法往海上搬，名之曰“以陆 推海”。
锦州9-3 秦皇岛32-6 歧口18-1
歧口17-2/3
锦州20-2
绥中36-1 蓬莱19-3
歧口18-2
埕北油田
曹妃甸11-12
渤中25-1/S
渤中26-2
渤中34-2/4 渤中28-1
平湖油气田
惠州32-5
涠洲11-4
涠洲12-1
惠州21-1
西江24-3
文昌油田群
番禺4-2 番禺5-1
陆丰13-1
特点
海2井事故
海2井是我国自行设计、制造和安装的海洋石油钻 采平台，是一座钢质桩基固定平台；1969年立春后形成 渤海历史上罕有的大冰封，海冰在平台导管架下和平台 周围堆积，部分构件因强度不够而被冰挤破开裂，从预 报到第一个桩腿破坏到平台倒塌仅十几个小时。
海面冰情
破冰船
尼罗河冰形
特点
事故原因分析
海洋石油开发特点
由于海洋环境的特殊性，决定了海上油气田开发与陆 上油气田开发有相当大的差异，对专业技术的要求有很大的 不同，这主要是由客观环境的截然不同所决定的。主要有以 下十个显著的特点：
六、人员素质要求高； 七、油气田寿命周期短； 八、对交通运输的要求与陆地完全不同； 九、陆地基地的支持保障及海上应急救助的特殊需求； 十、海上生产设施安全管理和环境保护比陆上要求高。
十一、海洋知识
海洋石油开发概 况
海洋石油是一个高投入、高风险、高科技的行业，决策 和操作的失误可造成巨大经济和社会损失，同世界石油工业 一样，中国海洋油气工业面临着油气田开发难度、投资额度 和风险程度日益增加，油气储量增长缓慢，环境保护费用递 增，国际油价波动性起伏很大等难题。针对这些问题，我们 需在油气田勘探、开发过程中，优化作业进程；有效地利用 各种人力、技术和财力资源；促进地质油藏、钻完井、工程 建设和经济评价等各专业的充分协同配合；进行观念创新， 科技创新，管理创新，制度创新，以最小的投资成本和作业 费用，获得最大的经济和社会效益。
海冰
推倒平台
海浪
构建物疲劳损伤减少构建物的寿命
潮汐
钢结构腐蚀严重影响运输
海流
海底管线弯曲
热带气旋
人工岛大面积进水
海况介绍
海上波浪对海上平台的影响很大。1980年8月， 狂风巨浪摧毁了墨西哥湾的4座钻井平台，1989年 11月，美国的“海浪峰”号钻井船被巨大海浪掀翻。 据1989年的统计，全球的海洋钻井船已经有50多座 被海浪吞没。直到现在，海浪同样不可抗拒，只能 加强预测和防范。
三潮汐涨落时，如果超过平台底层甲板高度，将 会产生上拔力；
四冰覆盖层形成时和冬季气温剧烈变化使冰层膨 胀引起的静压力。
海冰对海上设施的影响
直观上看就是冰成为一种具有巨大动能的固体与设施发生 强大力的作用，渤海历史上由于海水结冰而造成灾难性事故是 发生过的，其中最典型的是海2井和海4井烽火台于1969年和 1977年分别被海冰推倒，造成两起重大的海洋结构物破坏事故。 下面简要介绍一下海2井倒塌重大事故的相关情况。
特点
上部生产设施简介
生Biblioteka Baidu楼 组块
钻井/修井机 组块
生产组块
导管架
典型的生产、生活、动力平台
特点
三、工具装备复杂且科技含量高
由于海上作业要降低作业周期和成本，提高油气田的经 济效益，因此，必须采用一些与陆地不同的高科技装备和工 具，如使用钻井船（自升式或悬臂式）钻井，水下采油树、 浮式生产储油轮、特大型浮吊，采用铺管船铺设海底管线进 行油气水输送、采用大型吊车进行海上安装等。
设备平台
钻井平台
生活平台
S
特点
海浪
海洋波浪主要由风引起的，热带气旋、台风、海啸可掀 起巨大的海浪；海浪的高低与风速和风持续的时间等因素有 密切的关系；其能量与波高的平方成正比；在海浪作用的强 烈部位，会加速金属腐蚀 。
从设计的角度，海浪的影响还要考虑其往复作用力加剧
了构建物的疲劳，影响了构建物的使用寿命。
海轮顺海流运动
海流作用于海冰
逆海流收集海上溢油
特点
热带气旋/台风
热带气旋是指发生在热带海洋上的一种强烈风暴；热带
气旋/台风对我国南部海域海洋石油开发的影响很大，是影
响海上各类石油作业的一种主要灾害性气候。虽然我们渤海
海域台风与热带气旋较少，但今年的麦莎就对我们产生了很
大的影响，还有就是比如黄骅海域的土台风曾经就造成人工
飓风与大浪
大浪拍击
特点
海流
海流是海水按照一定的方向、路线连续不断的流动。一 般上讲，海流分为洋流、风生海流和潮生海流，其中风生海 流与潮生海流对海上油气钻采装置的作用力最强。
其作用力的影响主要表现在海流所产生的水动力对构建 物结构的冲击，以及长时间往复作用下结构的疲劳影响。海 洋工程领域通过近百年的研究与实践，已经掌握了海流影响 海上构建的基本规律，并进行了量化处理，现在我们已经能 够使用相应的公式，计算出作用在海上油气钻采装置上的海 流载荷，从设计上保障设施的本质安全性。
讲座内容
海洋石油开发概述 海洋石油开发特点 海上钻井 海洋油田开发建设 海上作业安全环保
世界海洋油气资源
海洋石油的绝大部分存在于大陆架上，海底蕴 藏着丰富的石油和天然气资源。据1995年的估计 世界近海已探明的石油资源储量为379亿吨，天然 气的储量为39万亿立方米。据不完全统计，海底蕴 藏的油气资源储量约占全球油气储量的1/3。目前， 海底油气开发已从浅海大陆架延伸到千米水深的海 区。
已经系统地形成了海洋石油工业体系，通过一种严密的社 会分工体系，多专业公司协作开展海洋石油的开发工作。 1976年浮动石油平台已超过350台
海洋石油勘探已经成为各个油公司是否可持续发展的重要 指标 80年代中期，海洋石油产量就已占世界石油产量的三分之一
海洋石油的勘探开发已经成为国际关系的重要环节
我国海洋石油发展简史
1、20世纪50年代末，中国的海洋石油工业开始起步； 2、1967年到1979年，我国海洋石油十年的累计产油量也才
63万余吨； 3、70年代末期，中国海洋石油首先开始对外开放； 4、2000年底时，对外合作累计探明的石油地质储量8.5亿
吨，自营探明石油地质储量5.7亿吨，年产原油近2000 万吨，天然气近43亿立方米。
海洋石油开发特点
由于海洋环境的特殊性，决定了海上油气田开发与陆 上油气田开发有相当大的差异，对专业技术的要求有很大的 不同，这主要是由客观环境的截然不同所决定的。主要有以 下十个显著的特点：
一、自然环境恶劣； 二、平台工作空间有限； 三、油气田建设装备工具复杂、科技含量高； 四、投资大、牵涉面广、管理难度大及未知领域多； 五、采用低成本和技术创新的策略带来高风险；
1965年冬天，集合在渤海之滨的一只50多人的钻井队伍， 选择了渤海的一个沙岛——曹妃甸，作为建设井场展开海上钻 探的起步点，不期遭遇猛扑而来的海啸，吞噬了整个沙岛，也 吞噬了用了一个多月的辛勤劳动建设起来的井场，全体人员躲 避在一个航标灯架上临时搭设的避难所，幸免于难，这次事件 让第一代向海上进军的中国石油人初步领略到大海的威力。
由于海上油气田设备集中，地面和水下装备、工具、井 下设施必须考虑防风浪、防雷电、防火、防爆、防腐蚀、防 冰、防撞击等。
逃生缆梯
工艺区救生设施
高级别防爆风冷器 集成电子控制系统
特点
四、投资大、管理难度高
海上石油工程项目大都属于大型作业，计划性非常强， 方案需要预见性，但常常受多方面的影响，不确定性大； 海洋气候的影响也很大，常常需要选择好的气候窗进行作 业，工程管理难度大。因此，如果管理、协调不好，将会 使项目各工序衔接出问题，造成巨大经济损失。例如有的 项目需要从欧洲动复员大型浮吊，其日费用高达18万美元， 加上其他费用，每天项目需要支付20多万美元，如果由于 衔接和计划出现问题，大型浮吊到达地点后不能开始工作， 出现闲置，并错过好气候窗，那么等待的时间可能很长。 由于大型浮吊常常需要服务于多个项目，在一个项目造成 耽搁，必然会影响另一个项目。另外，由于动复员的费用 很高，也不可能先干别的项目，再来干这个项目。因此造 成的损失难以估量。
生产井口高度集中，井口距离最大2.5m×2.5m，最小的达到 1.5m×1.8m，全部只能为定向井和水平井；开发过程中的调整井 数受预留井槽限制；油井作业非常困难；工程设施小而全，除了 与陆上油气田开发生产需要的设施外，还增加了生活，自救设施， 因此给方案设计增加了难度，海上钻采绝不能走扩大空间的路子， 只能大力精减队伍，加大装备技术含量，尽量缩减其体积和质量， 以适应海上空间狭小的客观环境。空间的变化，给钻采作业带来 了人员结构、装备、技术的深刻变化。由于空间狭小，设备布置 紧凑，作业风险大，有时会因一些很小的事故而带来严重的后果。
全球石油资源可采储量为3000亿吨。 海洋石油储量占45%，可采储量为1350亿吨。
为什么海洋石油资源 大部分在大陆架上？
根据石油海生理论， 大河出口具有大量的海 生物，容易形成石油原 生物，而大陆架往往是 大河出口的主要沉积区 域。
英国、挪威 之间的北海
西伯利亚
中国 近海
美国、墨西 哥之间的墨
袭击翻沉，两次事故均造成严重人员伤亡的惨痛结果。经过多年实 践的经验积累，人们认识到海上飓风至今还无法抗拒，只能要求加 强气象预报的准确性，做好防范工作。
被飓风吹倒的平台
海上飓风
台风云图
特点
海况介绍
由于海洋自然环境与陆地完全不同，所以掌握海况条 件对海洋石油开发尤其重要，根据国际通用的分类方式我 们一般将海况划分为：海冰、海浪、潮汐、海流、热带气 旋这几个海洋特殊环境状况，这几个都是可能导致海洋石 油开发失败或不安全事故发生的自然主导因素，比如：