海洋油气资源开发利用的研究成果

1.海洋油气资源的勘探方法

常用的海洋油气勘探的方法可划分为地球物理方法、地球化学方法和钻探法。

(1)地球物理方法

地球物理方法常用的有电法、磁法、重力法和地震法。电法又可分为自然电位法、大地电阻率法和激发极化法；磁法，即用磁法进行海底勘探，主要是利用磁力仪测量由底岩石和沉积物磁化强度的变化而引起的局部异常地磁场。目前在海上测量磁力异常通常使用船和飞机装载专门仪器进行测量；重力法就是利用地下岩石各处重力大小不同的原理来进行勘探，能间接或直接地帮助我们在海上找寻油田所在；地震法是利用人工地震的方法来对海底石油、天然气藏进行勘探，它是地球物理勘探中经常使用的一种方法，也是目前国内外寻找储油构造主要的和精度较高的一种方法。

(2)地球化学方法

地球化学方法用于油气藏的方法就是在海底底土进行系统采样，采用地球化学分析方法对样品的含烃种类和数量进行分析，确定含烃类高异常区，进而预测油气藏的发育部位。

(3)直接钻探法

埋藏在海底的油、气，只有通过油井才能最终落实，也只有通过钻井才能开采出来。由于油、气可以流动，所以油井直径不必太大，一般直径为十几厘米到几十厘米。

2.海洋油气资源的开采

海上油气开采主要包括采油(气)、油气处理、油气储存。

(1)海上采油(气)

在钻井结束后，在井口中下入套管，做好采油(气)的准备工作。采油(气)就是把原油或天然气从储油层中沿油井提升出井口。一般有下列几种采油(气)方法。

①自喷采油，即依靠储油层的天然能量将原油(天然气)从储油层驱入井底，沿油井自行喷出井口，但当天然能量不足时，这种方法就不能继续使用。

②人工采油，包括杆式泵抽油、气举采油等。杆式泵抽油是人工采油最常用的方法，适用于单井或分散的多井区域，但适用深度有限；气举采油，即先把天然气在井外进行压缩，然后注入井底附近油管内的静止原油中。

③气泡法，原油中的气泡体积扩大、原油密度减小，使液柱质量减小，自然的地层压力即可把混有气泡的原油压出井口来，然后把气体从原油中分离出来，并使其进行再循环。注入油管的气体量由气举阀来控制。

(2)油气处理

在油气采集场所，从总管汇送出的流体是原油、天然气和污水的混合体，在送往加工处所之前，必须分离处理。一般从油井流出来的混合流体，先经过分离器，将原油部分再经过脱水器进入缓冲器减压，再进入贮油罐，达到外运标准后再经海底油管或运油船外运，油气处理流程见图2-8。

经分离器得到的天然气，经涤气器加以净化，再经缓冲器减压，大部分天然气可经海底输气管线或运天然气船外运，小部分不符合外运标准的废气则点火烧掉。经分离得到的污水，经过污水处理系统，使其达到符合排放标准后，就地排放于海中。

有的处理系统有1个小分支，这是因为从沉降罐和电脱水器中排出的污水中还含有一小部分原油。这一部分污水要先进入污水处理设备，经处理后，含在污水中的原油被分离出来，再经污油泵加压，把它打回沉降罐，经净化后的废水才能弃于海中。这样一来，既回收了污水中所含的原油，也防止了海水污染。

图2-8　油气处理流程示意图(www.xing528.com)

海洋石油天然气的集输系统按照作业在海上进行还是在陆地进行，可分为全陆式集输系统、半海半陆集输系统和全海式集输系统。

(3)海洋石油(天然气)的存储

在海上油田的油气集输过程中，贮油(气)罐起着很重要的作用。贮量的大小首先和油田产量有关，同时又受到距岸远近、油轮大小等运输条件的影响。

3.海上石油平台

海上石油平台是进行海上钻井与采油作业的一种海洋工程结构，是从事石油钻探和生产作业的场所。平台与海底井口之间，都有立管相连，借以从事钻探和生产。海上钻井、采油装置的发展过程见图2-9。

图2-9　海上钻井、采油装置的发展过程

国际石油工业界普遍认为，目前钻井设备的技术水平完全能够在近2 000m水深的海域钻井，如将现用装备略加改进，钻井水深能超过2 500m。按照结构和工作方式，海洋石油钻井、生产平台可分为固定式与移动式两大类。

(1)固定平台

固定平台主要有栈桥式、重力式和桩式3种类型。

①栈桥式。通过栈桥把平台与海岸连接起来，是由陆地向海滩延伸的一种固定式平台，适用于海湾浅滩，风浪平静的区域，是早期由海岸向海滩发展，进行石油钻采时所采用的一种平台。

②重力式，为钢筋混凝土结构，作为采油、贮藏和处理用的大型多用途平台，它由底部的大贮油罐、单根或多根立柱、平台上甲板和组装模块等部分组成，便于在海上吊运安装。

③桩式，是普通钢质导管架型固定平台。根据钻井海域的海洋自然条件，设计出导管架的结构和打入海底桩柱的间距、数量和深度，用工程船按照设计的要求将空心桩柱打入海底，再按层次用工程船将导管架分批运往井位，插入桩柱并逐次安装，然后在导管架上铺设平台甲板。桩式平台能承受风浪、海流等外力作用，依结构不同可分为群桩式、桩基式(导管架式)和腿柱式几种形式，适用于不同的作业环境。

(2)移动平台

可细分为坐底式、自升式、半潜式平台、钻井船、牵索塔式、张力腿式。

①坐底式，是早期出现在浅水区域作业的一种移动式钻井平台，坐底式的工作水深为10～25m，由于坐底式的工作水深不能调节，已日渐趋于淘汰。

②自升式，是能自行升降的钻井平台，有独立腿式和沉垫式两类。钻井时，自升式平台的桩腿着底，支承于海底，平台沿桩腿上升，脱离水面，有一定高度，以避免波浪对平台的冲击。移位时，平台下降浮于水面，桩腿或桩脚和沉垫从海底升起，并将桩腿的大部分升出水面，以减小移位时的水阻力，拖至新的井位。

③半潜式平台，又称立柱稳定式钻井平台，由平台本体、立柱和下体或浮箱组成，是大部分浮体没于水面下的一种小水线面的移动式石油工作平台。半潜式平台本体与下体之间连接的立柱，具有小水线面的剖面，由于水线面较小，所以对波浪的扰动响应也较小。

④钻井船，设有钻井设备，能在水面上钻井和移位的船，也属于移动式(船式)钻井装置。

⑤牵索塔式，这类平台的特别之处在于牵索塔。牵索塔的概念在于底基结构的水深限度比其他型平台小(除张力腿平台外)，多数在300m以上，至少可达600m。在平台上可进行通常的钻井与生产作业。

⑥张力腿式，是利用绷紧状态下的锚索产生的拉力与平台的剩余浮力相平衡的钻井平台或生产平台。张力腿平台可认为是一个刚性的半潜式平台与一个弹性的锚泊系统的结合，因此可看作是半潜式平台的派生结构。