国内外海洋石油开发现状与发展趋势

、海洋石油开发现状
世界石油开发已有200多年的历史，但直到19世纪61年代末期，才真正进入近代石油工业时代。

1869年是近代石油工业纪元年，从此，世界石油产量开始迅速增长。

尽管在19世纪末，美国已在西海岸水中打井，开始了海洋石抽生产，但真正成为现代
化海洋石油工业，还是在第二次世界大战以后。

海洋石袖是以1947年美国成功地制
造出第一座钢质平台为标志，逐步进人现代化生产。

1990-1995年期间全世界除美国外有718个海上新拙气田进行开发。

最活跃的地区在欧洲，有265个油气田进行开发，其配是亚洲，有188个，非洲102个，拉丁美洲94 个，澳大利亚41个，中东21个。

1990 -1995年期间开发的海上新油气目中，储量、天然气田生产能力、油田生产能力排在〜
前5位的国家如下图所示。

在此期间，全世界18个国家开发的海上油气田数见表1990-1995年期间油田开盘前5位的国家统计表
年期间开发的海上油气田数
1989-1993年期间，世界石油钻井作业小断增多，共钻海上钻探井或评价井约 6 870 口，发展最快的是北美，从1989年的410 口上升到1993年的500 口。

全世界有
242个海上油气田投入生产，其中油田139个，气田103个。

从分布上看，西北欧居
第一位，共投产67个油、气田，其中油田40个，气田27个。

在此期间全球海洋石油总投资额为3379亿美元。

1990-1995年期间，全世界（不含美国）共安装了7113座平台，其中有83座不采用常规固定式平台，而采用半潜式、张力腿式和可移式生产平台。

巴西建造了300〜1400m深的采油平台，挪威建造的张力腿平台水深达350m，中国南海陆丰22I生产储油船和浮式生产
系统工作水深约为355m 。

有41 个国家大约安装370 多座水深不超过60m 的浅水采油平台。

总之，世界平台市场需求量增加，利用率在提高。

二、海洋石油开发技术与发展趋势
石油是重要战略物资各国都很重视。

21 世纪，石油和天然气仍将是世界主要能源。

世界油气资源潜力还相当大，有待发展先进技术，进一步加强勘探和开发，以提高发现成功率和采收率，降低勘探开发成本。

海洋石油的开发已为全世界所瞩目，世界海洋石油的日产量也在逐年增长。

随着陆上石油逐渐枯竭，海上油气的开采将会越来越重要。

同时，由于开采技术的不断提高，海洋石油的开发也将不断向南、深、难的方向发展，其总的趋势如下。

（一）石油地质勘探技术
今后的世界石油勘探业将是希望与困难井存。

一方面，还有许多远景盆地有待勘探，成熟盆地还有很大的勘探潜力。

油气新远景区可能是深海水域、深地层和北极盆地。

另一方面，20 世纪四年代的油气勘探己向广度和深度发展。

世界范围内寻找新油气田，增加油气勘探储量，提高最终采收率的难度越来越大，油气田勘探开发成本直线上升。

石油地质工作者将面临降低勘探成本、提高探井成功率，增加探明储量的挑战。

在这种严峻的形势下，今后的石油地质科技将向三个方面发展．
①加强盆地数字模拟技术的研究，以深入解剖盆地，揭示油气分布规律，
②加强综合勘探技术的研究，以提高探井成功率，降低勘探成本；
③加强开发地质研究，探明石油储量，帮助油藏工程师优化石油开采，最大限度地提高采收率。

（二）地质勘探技术
海上地震勘探技术的发展趋势是：海上数据采集将越来越多地采用多缆、多震源及多船的作业方式，这样可大大提高效率，降低费用，研究和应用适于海上各种开发区的观测方法，实现海上真三维地震数据来集；研究大容量空气枪减少复杂的气枪组合；开发海上可控震源；不断增大计算机容量，提高三维处理技术，计算机辅助解释系统的发展将进一步满足人机交互解释的需要，并向小型、多功能、综合解释方向发展。

对未来
交互解释站计算机能力的期望是100 MB的随机存取存储器；2000万条指令/s,高分辨率荧光屏,软件
可移植性。

新一代交互解释站将具有交互处理能力，具备叠前、叠后、反演、模拟等处理功能，能作地质、测井、VSP 横波资料的综合分析和解释，将物理的定量分析和地质信息结合起来，进行地层和岩性解释。

（三）钻井工艺技术
钻井在油气勘探、开发中占有重要的地位。

钻井技术水平不仅直接影响勘探的效果和油气的产量，而且由于钻井成本占勘探开发成本的大部分，因此，它直接关系到油田勘探开发所需要的投资额。

基于这一点，提高钻井技本水平和钻井效率、降低钻井戚本对油气田勘报开发具再重要意义。

过去的1 0年是钻井技术发展的10 年，钻井技术的各个领域都取得了明显的进步。

随钻测量系统可以把井眼位置、钻井妻数和地层参数及时传送到地面，从而能够实时了解井下情况和监测钻进过程，随锚测量还大大提高了钻井的安全性相钻井效率，地面数据采集与处理计算机系统和计算机信息网络，提高了钻井过程的实时控制和预测能力，实现钻井过程的系统优化、连续控制井眼轨迹技术提高了定向钻井水平；基础研究的加强，促进了钻头设计、钻头性能预测等方面的改善；聚晶金刚石钻头的发展和新型的聚晶金刚石钻头的出现，不仅显著提高了钻头机械钻速，而且成功地解决了非均质破裂研
磨性地层的经济钻进问题；优质泥浆和固控技术解决了复杂地层的钻井问题，提高了钻进效率，降低了钻井成本。

此外，深井钻井技术、油层保护技术相国井技术得到很大地发展。

今后钻井技术将继续应用和不断完善现有的先进技术，井可能在下列领域得到进一步发展。

①以水平井为主的非常规井眼钻井技术将得到发展。

水平井从两个方面提高了世界可采储量。

一方面是可开发原先认为无法开采的储量，另一方面是勘探、开发和生产的成本降低，使得边际油气田可投入生产。

在海上可减少钻井平台数量和水下完井的数量，并立即投入生产。

②发展导向的钻井系统和连续控制井眼轨迹技术，提高系统各组成部分的性能和寿命，提高动力钻具性能和寿命以及MWD 仪器的可靠性。

在此基础上，优化系统组合，提高系统的整体性能和寿命，研制可以实时调节造斜率的导向钻井系统；发展带井下程序处理器和促动装置的导向钻井系统，可以自
动检测实际井眼轨迹、设计轨迹的偏差并能自动调节，实现井下和地面的双向通信和双向调节。

③进一步完善和应用新型聚晶金刚石钻头、新型牙轮钻头和发展更加先进的钻头技术。

④继续重视钻井软科学研究，扩大系统工程和专家系统在钻井中的应用。

⑤显著提高钻井数据采集和监测的精确性和可靠性，发展智能化的井场钻井计算机系统和功能更加完善的钻井计算分析中心。

⑥发展高性能的随钻测量系统，研制实时传输和井下存储相结合的随钻测量系统，可实现地面和井下的双向通信，提高随钻测量系统的数据传输速度和传输能力；电磁波传输的随钻测量技术将投入现场应用，光纤电缆很可能是解决数据传输问题的长远方法，发展更多和更加配套的传感器。

不久的将来时能出现智能传感器和井下计算机，可
进行数据井下处理和确定数据传输的优先程序。

⑦在随钻测量、地面计算机系统、导向钻井系统充分发展的基础上，实现钻进过程
的系统控制，最终达到钻井过程的闭环控制。

⑧深井钻井技术仍将是今后钻井技术研究和发展的重要领域。

⑨迸步提高完井和固井质量，满足分层段开采和强化开采的需要。

⑩更加重视钻井油层保护技术。

（四）钻井设备
20 世纪80 年代是钻井设备迅速发展的时代。

在这10 年中，取得三项令人瞩目的
成果，即随钻测量系统、顶部驱动钻井系统、人工智能钻井专家系统。

今后将是钻井技术革新与设备改进的黄金时期，主要的技术开拓与发展将出现在如下领域。

①钻机将朝着提高效率、降低成本、改善安全的机械化、自动化方向发展。

这将包
括：用机械设备替换手动、重重的艰苦工作；通过使用液压驱动、液压设备降低井架高度，减小钻机尺
寸，使钻机重量减少到50% ；利用准确控制，改善钻井过程，实现以地面和井下即时数据测量为基础的钻井过程计算机控制，能同时完成多种功能的操作；使作业人员走出危险作业区域。

目前国外一些公司实施钻井设备自动化有两种方式：一种是使用现有钻机，增加一些自动化功能单元设备，如顶部驱动系统，自动化管子提升系统，这样可以使投资风险减小，另一种是购买成套自动化钻机。

一些权威人士认为专门设计的全自动化钻机通常比改进现有钻机，增加自动化单元部件更经济，重量更轻，操作更容昂。

②提高测量精度和可靠性。

地面与井下测量技术将同时得到发展，将普遍采用具有
自动诊断、自动标定而又很少检修的智能传感器。

井下传感器也将智能化，从而使井下
与地面间通信线路的有限频带宽度得到最好利用。

井下测量工具的数量和质量都将不断提高。

随钻测量系统今后将进一步开发的新技术包括研制孔隙度传感器．扩大测井方面的应用；钻井安全方面将引人侵人检测器一一检测井内侵人的液体和气体（H 2 S）、压
力传感器——钻时检测井底压力、孔隙压力预测器在钻头钻到在际超压区前就能检测到过压的出现。

③应用计算机进行地面采集和显示将有可能按指数规律增长。

计算机功能的大小将
按任务确定，并随任务的增加准备足够的模块，以便在基本系统上增添模块，完成这些任务；小型高功能计算站将加速人工智能的发展，使计算机功能化、智能化。

小型便携式工作台与即时人工智能相结合，将引人井场。

在此发展时期内，对软件的投资将比硬件投资更重要。

④使定向井、水平井设备系统化。

（五）测井技术随着石油勘探开发活动向地层情况更复杂、环境条件更恶劣的地区发展，今后测井技术的发展隆势如下。

①新的成像系统会投人使用。

如斯仑贝谢公司研制出MJ\XIS 成像系统（多功能来集与成像系统）已完成现场试验，不久会投入使用。

该系统包括新的成像仪器、高速数据采集设备（500kb
/s,）、多功能地面处理系统及交互式图像处理工作站。

①随钻测井技术会进一步得到完善，向着取代电缆测井的方向发展，随着中于孔隙皮、地层密度传感器的问世，随钻测井在地层评价中的应用会不断扩大，随钻测井数据传输效率会得到改善，允许进行更多的测量（将会出现井径、声波、斜角、微电阻率测量）及采用更高的数据频率，它与井场数据库
计算机系统结合，可综合处理数据，以便进行几乎是即时的油气分析。

③测井传感器向大信息量阵列方向发展。

一次下井组合更多的传感器，并且从每个传感器获取的信息量大增。

④未来电缆测并在储层评价且主要开发阶段的应用会扩大。

这一领域的发展将从地质模型与新的测量方法两个方面推进。

通过更好地了解岩石的结构及其沉积环境，建立地质模型，改善目前渗透率及孔隙度的汁算方法；测量水平渗透率与垂直事透率的仪器的研制，也将标志着电缆测井的重大进步。

储层评价继续向宏观与微观方向发展。

通过发展新的解释模型（储层范围与颗粒范围即宏观与微观），建立电缆测井与储层开发阶段之间的联系，建立储层范围的解释模型的目的是综合应用声波测井、VSP 、连井地震、地层倾角和地面地震数据，提供油气层及其周围环境的三维地质描述；建立颗粒范围的解释模型涉及到地层评价。

⑥薄层的探测与评价会继续受到重视。

薄层探测与评价的关键是提高测井的垂直分辨率。

（六）油气田开发ll 开采工艺技术目前，除中东以外，世界上主要产油国的油田已相继进入开发的中后期，油田综合含水率不断上升，开采中能耗及成本不断增大。

在新探明的储量和尚未动用的储量中，稠油、低渗、薄层等所谓的“难开发储量”比例不断增加，为此各国均通过水动力学方法及其他新的提高采收率方法来提高已开发油田的可采储量。

今后除了继续勘探新的油气储量外，将充分应用己经出现的各种新技术不断挖掘已投入开发油气田的潜力，不断提高其采出程度，以满足经济发展对油气需求的增加。

未来海上油气田开发与开来技术总的发展趋势如下。

1、采用新的钻井技术在海洋油气开发中，为了减少石油开来的费用，便于海上集中生产管理，通
常在一
450上座平台上钻一口直井、多口定向斜井，即钻丛式井。

这种斜井的角度己由过去的升到600乃至
90o（水平井）。

世界上平台钻井最多的是美国，它在加里福尼亚圣巴巴拉
海峙的Gilda 平台上钻了96 口井。

这种可控制的定向钻井技术，是向着与垂直位置有一定距离的目标，达到按预定井迹钻井定向的技术水平。

目前，用于井孔造斜和控制的工具以及用于监测方面的仪器已经达到较先进的水平。

今后，随着近代电子技求和计算机技术的发展，电脑定向钻井技术将会扩大其应用范围，这可大大加快钻井速度和提高钻井的精确度。

法国国立的石
油研究所开发的一种柔性钻井技术，可以说是这种新的钻井技术的代表。

所谓柔性钻井技术，它和传统的转盘钻机系统完全不同，是使用一根很长的柔性管（软骨），软管前端的钻头是由一种电力的或泥浆驱动的井底发动机驱动的。

与传统的转盘旋转钻井技术相比，这种柔件钻井技术有如下优点：提高了钻井效率；缩短了升降管子的作业时间；提高了钻斜井的速度和精度；防止井喷；改善了作业环境。

另外，采用150 r/min 的低速钻具替代现有的高速钻具，可以减少轴承的磨损，降低生产成本井减轻工人的劳动强度。

这也是钻井技术的一个新动向。

斜井钻机功能随着定向井和丛式井技术的发展而不断地完善。

斜井钻机既可以打常规的直井、斜直井、斜定向井和斜丛式井，也可以进行修井作业，非常适合于开发浅层油气资源。

斜井钻机的倾斜角度一般为0 0~45 0；倾角增量为I .5°；斜井钻机的钻深能力一般为
500〜4500m ;承受风载的能力一般可以达到160km/h。

这可以满足在人工岛和海上平
台上打丛式井的需要。

斜井钻机性能优越、经济性好，其主要特点是：钻井速度快，钻井成本低，钻井成本一般可低于常规钻机50% 左右；适于钻大斜度浅井，斜井钻机从地面开始就直接打斜井，非常适合来用以丛式井方式开发浅层油气资源；用斜井钻机在老油田打加密井，可以大幅度提高原油产量，促进老油田的利用。

斜井钻机在海洋平台、人工岛以及在常规陆地油田钻井工作中，收到了良好的效果，具有广阔的发展前景。

2、深水钻、采平台的发展世界石油工业的迅速发展，科学技本的进步，人类对石油需求的增长，推动着海洋石油开发技术的发展，激励人们向深海推进，向北极进军。

现在，钻井的水深已达
3000m ，菜油的水深已达到447m ，井深可达7000 m 。

人们预测，末来海洋石油钻井平台的发展有如下趋势。

1）新地较深水域的自升式平台目前，美国伯利恒钢铁公司海洋结构集团设计的单腿三角形和架的“海培”号自升式平台，工作水深达180m 。

由于工作革深的进一步增加，建造成本将会大幅度增加，安全性也会降低，预计；在短期内工作水深不会超过180m ，新型较深水域的自升式平台通常采用：三腿或四腿，三角形、圆形杆件的高强度桁架结构，齿轮齿条的多组直流电机驱动的升降机构；悬臂式舷外丛式钻井装置；高性能的先进钻井设备；先进安全可靠的救生、消防设施和先进的通信、指挥系统等。

2）新代的半潜式钻井平台
新－代的半潜式石油钻井平台具有如下特点。

（1）可变载荷大在总排量相同的平台中，具有较大的可变载荷，其可变载荷与总排水量的比值高达0.17 以上。

而老式的半潜式平台，其可变载荷与排在量的比值般均在0.12 左右。

此外，新的半潜式平台，一般趋向来用箱形、外形为平直的平板型结构，采用强度高碳量低的钢板和型材，其在常温下具有良好的焊接性能和疲劳强度。

(2 )减少立柱和拉筋主要基于安全性考虑，其立柱和拉筋减至最少。

现在，立柱
从8 根减至4 根，拉筋尽量不要。

(3 )增加船体安全性增加了船体的安全性和抗风暴能力。

例如，DSS20 半潜式
平台在立柱内设计了双重船壳。

(4 )布局和结构合理根据海上新的钻井工艺选用设备，能够满足机械布置所需
面积、仓库面积和居住舱室面积，生活区远离柴油发电机组和舱室，使噪音降至最低限度；没计中考虑了人可进入结构的关键部位，满足在工作条件下进行检查和维护保养要求。

3) 特殊海洋环境下工作的平台
随着极地石油的开发将，进一步发展适应寒冷地区工作的钻井平台，它包括适应低温工作保证足够强度的造船钢板、钻井机械、甲板机械仪器，满足低温环境下工作人员防寒的生活设施、工作场所设施与极地救生设备等。

例如，1983 年4 月建成的冰海用移动式钻探平台“库鲁克“号，它是一种圆锥台状的浮式结构物，船底以放射状伸出的钢索进行锚泊，工作在深24〜55 m，最大钻井深度可达6100米。

总之，平台的设计应与海上汕田的特殊需要相适应。

3、改进定性技术
在开发海上油气的过程中，需要在海洋中进行调查、勘探、钻井、取样和安装导管架等平台的定位工作等，所有这一切都需要应用到定位技术。

目前，海上定位已实现了多样化。

对于海洋结构物(例如某些钻井船或半潜式平台)或船舶(例如某些生产储油轮)，有的已装上了自动定位装置。

这种海上自动定位装置与各种导航系统，特别是卫星导航相结合，定位的精度可达到误差在1 〜3m ，井能够通过电子计算机自动描图，边测边描
4、使用先进的安全设施
海上采油，安全第一。

运用遥测遥控仪表，可以在安全控制台的荧光屏上看到每个部位的故障。

特别是对水下结构和电缆绝缘电阻的遥控监测，可以及早发现事故的隐患．及时采取补救措施，防患于未然。

远测遥控与通信卫星相结合，配合使用电子计算机系统，可以随时掌握情况和及时指挥现场施工。

在救生设施方面，也取得了某些进展，例如挪威研制的救生艇自由降下设施就是个例子。

5、采用新的平台材料近代海上建筑物必须在不同的气候和环境中进行作业。

海上结构需能适应低温工作，而且在制造和深水安装方面都应比较经济。

选择钢材的基础是强度、焊接性、韧性及疲劳强度等项指标。

当然还要考虑成木、所需的专门制造工艺、制造厂的能力以且材料的来源。

具有较高抗脆性能的船用钢和抗疲劳钢是较新的钢种。

海上采油平台，从直径为
10m 多的空心钢柱腿到油、气、水等各种管道，现在已开始兼用耐压、耐高温、耐腐蚀的特种不锈钢。

重型导管架的焊接接头处厚度增大，从而需要考虑脆性断裂问题以且相应的预防措施。

合理的解决方法是在一些接头套等要求严格的部位、防止裂纹扩展的部位以及构件截面变大和壁厚增大的部位上采用对缺口不敏感的材料。

多年来，管道材料使用铌钒钢，这种钢的韧性较好，是一种理想材料。

采用新设计、新钢材的系泊锚链，可以提高设备的使用寿命4〜5倍。

6、开发边际油田
近年来，随着现代科技的迅猛发展，促进了海上油气开发技术的发展，尤其是早期开采技术和浮式生产系统的应用对边际油田开发具有很大的实用价值。

它可以使边际油
田的开采缩短时间，降低投资，从而促进了边际油田的开发。

边际油田的开发不断向深水发展，在经济上是否合理，这是当前的个研究课题。

利用COMPASS 转台式单点系泊系统，是开发深水边际油田的种较理想的形式，它已在北海得到了成功的应用。

这种动力立管，即使在最恶劣的海区，油轮仍可进行回接和操作，具有很大的优越性。

早期生产、边际油田的开发，是开发海洋石油的一种趋势，如何降低开发成本，扩大其灵活性，是海上油田开发的主要课题之一。

7、探索非常规采油方法
（1）输热法（蒸汽注人法）将热蒸汽注入油井，蒸汽热量使石油能更加自由地流动，而冷凝的蒸汽卫形成一道水墙，把石油驱向生产井，另一种加热技术是向储油层输进空气，使得部分石油被点燃，石油燃烧时产生气体，体积不断膨胀，同时还产生蒸汽和热水，驱使原油流向生产井。

（2 ）注气法向储油层注入一种气体（通常是CO 2 ,但也有用氮气或天然气的），气体溶进石
油，使油体积增加，井驱使石油流向生产井。

（3 ）加注化学药剂法向井下喷化学药剂，这些化学药剂有的起到类似于肥皂的
作用（作表面活化剂），把石油且岩缝中冲出；有的则使第二期开采时注入的“水”稠化（作聚合剂），从而挤出更多的石油。

（ 4 ）注射轻质原油法注射轻质原油使重油粘度降低，便于果出。

（5 ）挖掘法用采煤的方法挖出油沙，然后进行提炼。

此外，随着钻井技术的发展，水平井井数在不断增加，适应水平井开采的采油设备也应尽快发展完善。

8、十分重视海洋环境条件的研究
坐落于大海中的各类钻井平台和采油平台处于非常复杂的环境之中，
要确实弄清楚“百年一遇”的特殊情况是非常困难和麻烦的事情，这需要有历史的统计资料、一段
时间的实测记录和科学的理论分析。

因此，比较正确地确定环境条件仍是今后海洋工程设计中的一个重大课题。

在北海250 座石油井架租钻井平台中，有很多都不得不早进行大修，其原因之一是过去对海浪的计算有错误，所以一些科学家都在设法时海浪的理论及其计算方法进行更深入的研究。

此外，随着海上油气开发的发展，改进海浪和气候的预测预报，尽可能正确地确定海洋环境的研究方向，这些将会越来越被人们重视。

第二节我国海洋石油开发现状与发展趋势
一、我国海洋石油开茸的趋势
经济的高速发展必然需要大量的能源，寻找价格适宜而供应充足的能源已成为各国经济发展中的重要课题之一。

由于石油具有易于开采、易运输以及利用价值高的特点，因此日前仍然是世界各国的主要能源之一。

石油和天然气也是我国国民经济发展的重点。