海洋油气开发的挑战：高风险、高技术、高投入

与一般工业产品或普通船舶产品相比，海洋油气开发装备以“三高”著称，即高风险、高技术、高投入。

＞图21　全海式开发

高风险——海洋带来的挑战

海面辽阔，没有岛屿和其他建筑物遮挡缓冲，因此风浪破坏力巨大。海上采油平台长期定位在海上作业，经常会受到飓风的冲击。除风浪外，海面以下暗流涌动，对平台产生的作用力日积月累会对海上设施造成疲劳损伤，就像人得了腰肌劳损，虽然不是致命性疾病，但也会影响身体正常运转。另外，作业人员操作不当也是导致海洋平台事故发生的原因之一。

由于海洋平台空间有限，发生事故后的逃生途径较少，一旦发生事故，救援工作难度很大，只能依靠直升机和救援船，又要受到天气和海况的制约。

2010年4月20日，英国石油公司在美国墨西哥湾租用的钻井平台“深水地平线”号发生爆炸，该钻井平台在燃烧了36小时后沉入墨西哥湾，导致大量石油泄漏，酿成一场经济和环境的惨剧。

这次井喷爆炸着火事故是美国近50年来所发生的最严重的海上钻井事故，也是一次严重的海上环境和生态灾难。这次事故给人们带来了深刻的教训：

（1）设备性能再先进也不能放松安全工作。事故钻井平台是世界上最先进的平台之一，配备有先进完备的防喷器设备和溢流检测报警系统。但在事故发生时，诸多防喷设备不能正常发挥应有的作用，溢流检测系统也没有为现场人员报警，或报警后现场人员没有及时发现。

＞图22　“深水地平线”号事故现场

（2）低级的错误会导致大事故的发生。现场工作人员没有及时发现溢流或处理措施不当，造成了灾难性事故。细节决定成败，一个简单的疏忽会酿成惨剧的发生。

高技术——向更深更险的海域迈进

适应不同的水深环境与恶劣的海况　在汹涌澎湃的海洋环境中，海上钻井工作要考虑风浪、潮汐、海流、海冰、海啸、风暴潮和海岸泥沙运动的影响，还要能经受海水的腐蚀。随着水深的增加，开发难度更是骤增。

平台布置紧凑，自动化程度高　由于海上平台成本高昂，设计尺寸相比陆地更为紧凑，设备尺寸小、效率高。又由于海上工作人员少，对设备自动化程度要求高，一般都设置中央控制系统，对海洋油气集输和公共设施运输进行集中监控。

＞图23　风暴中的海洋平台(www.xing528.com)

导航定位的要求　茫茫无际的海上缺少地形地标，如何进行导航定位，如何克服海浪导致的平台摇晃，是海洋平台必须解决的问题。

当前，世界海洋石油工业竞争的战场已经由浅水转向深水，而作为世界上最先进的第六代深水半潜式钻井平台，“海洋石油981”的最大作业水深为3 000米，最大钻井深度至10 000米，可在全球大部分海域作业。“海洋石油981”的安全性能也非常高，在海况恶劣的南海能抵御200年一遇的台风，水下防喷器能确保3 000米深水作业安全。

推动研究者向着更高技术迈进的原因主要是逐步加深的作业水深和由此带来的恶劣海况。海洋装备要在狂风巨浪中站得住、立得稳，必须要有强壮的体魄、良好的稳定性和优异的抗疲劳性能。以我国沿海为例，作业水深由北向南、由近及远越来越深，海况也越来越复杂。人类在无装备辅助下潜水最深不过百米，深水项目水下作业都是在500米，甚至更深，这就需要技术先进、性能优越的水下机器人（ROV）来完成。使用方要做的是培养能够驾驭它们的技术人员，将它们的性能发挥到极致。

小　　贴　　士

防　喷　器

油井钻井和采油生产时，安装在井口套管头上，用来控制高压油、气、水的井喷装置。在井内油气压力很高时，防喷器能把井口封闭（关死）。从钻井套管内压入重泥浆时，其闸板下有四通，可替换出受气侵的泥浆，增加井内液柱的压力，以压住高压油气的喷出。

＞图24　海洋平台上的模块布置紧凑

高投入——成本让经济有效开发更难

海上施工作业贵、设备设施贵、物资补给贵，这些都化为行业成本，因此经济有效开发油气田面临重重挑战。据统计，海洋油气开发成本随海洋环境和水深不同，为陆地开采成本的3～10倍之多。

在浅水海域，可以通过建造采油平台来完成原油采收，而在深海完成采收任务则需依靠浮式平台和水下生产系统。由于其身处数百米甚至千米水下，所有设施的零部件必须具备抗高压、高度密封等性能。这种水下设施价格不菲，而且这些尖端装备技术基本都掌握在国际上少数几家企业手中，采购周期长，后续维保费用高。

以“海洋石油981”为例，粗略计算，在千米水深处打井每天的租金就超过200万元，一口井钻井、完井约需数十天，仅此一项需花费1亿多元。水越深，难度越大，费用越高。在平均水深为20米的渤海湾，一口油井从发现到建成投产需要数千万元成本，而在南海，这一费用则飙升10倍。更大的挑战是，如此高投入最终还要确保产生高效益，这更是难上加难。

＞图25　水下机器人潜入深水作业