第二章海洋资源

1、海洋石油工程概论海洋石油工程概论 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 主讲人：徐建功主讲人：徐建功 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 海洋资源海洋资源 第三章第三章 海洋灾害及防治海洋灾害及防治 第四章第四章 海上钻井设备概述海上钻井设备概述 第五章第五章 海上采油设备概述海上采油设备概述 第六章第六章 波浪理论波浪理论 第七章第七章 海洋环境及环境载荷海洋环境及环境载荷 第八章第八章 海洋石油钻采设备的运动学和动力学海洋石油钻采设备的运动学和动力学 第九章第九章 海洋石油钻采设备的强度海洋石油钻采设备的强度 基本内容：基本内容： 海洋石油工程概论海洋石油工

2、程概论 第二章第二章 海洋资源海洋资源 海洋中有着丰富的资源，人类开发利用的海洋资源主海洋中有着丰富的资源，人类开发利用的海洋资源主 要有海洋化学资源、海洋生物资源、海洋矿产资源、海要有海洋化学资源、海洋生物资源、海洋矿产资源、海 洋能源四类。洋能源四类。 第一节第一节 海洋化学资源海洋化学资源 现在已经确定海水中含有现在已经确定海水中含有80多种元素，其中，海洋化多种元素，其中，海洋化 学资源开发有食盐、镁、溴、淡水等。学资源开发有食盐、镁、溴、淡水等。 一、海水制食盐一、海水制食盐 除原盐外，还有洗涤盐、粉碎洗涤盐、精制盐、加碘除原盐外，还有洗涤盐、粉碎洗涤盐、精制盐、加碘 盐、餐桌盐、肠

3、衣盐、蛋黄盐、调味盐、饲畜用盐等。盐、餐桌盐、肠衣盐、蛋黄盐、调味盐、饲畜用盐等。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 二、海水制肥料二、海水制肥料 钾元素的含量在海水中占第六位，共有钾元素的含量在海水中占第六位，共有600万亿吨。万亿吨。 氯化钾是从海水中提取的肥料，可帮助农作物生长。氯化钾是从海水中提取的肥料，可帮助农作物生长。 三、海水提溴三、海水提溴 地球上地球上99%以上的溴都在海水中，可谓以上的溴都在海水中，可谓“源源溴素海源源溴素海 中来中来”。海水中溴含量约为。海水中溴含量约为65mg/L，总量达，总量达100万亿吨万亿吨 。 我国我国1967年开始用年开始用“空气吹出法空气吹出

4、法”进行进行 等地相继建立了提溴工厂，进行生产。等地相继建立了提溴工厂，进行生产。1972年试验成功了年试验成功了 “树脂吸附法树脂吸附法”海水提溴。海水提溴。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 四、海生物制药四、海生物制药 从巨藻类身上提取一种酸，可消除人体内的放射性物从巨藻类身上提取一种酸，可消除人体内的放射性物 质，对健康有利。质，对健康有利。 从红藻中提取一种高效抗病毒物质，用于制成治疗感从红藻中提取一种高效抗病毒物质，用于制成治疗感 冒药物。冒药物。 从褐藻中提取的甘露醇及合成的脂类衍生物，具有很从褐藻中提取的甘露醇及合成的脂类衍生物，具有很 好的降血压和降血脂的效果。好的降血压和降

5、血脂的效果。 从马尾藻科和海带科的海藻中提取的褐藻胶可用来制从马尾藻科和海带科的海藻中提取的褐藻胶可用来制 作代血浆，其浓度低、黏度高，与血型无关，适合于紧作代血浆，其浓度低、黏度高，与血型无关，适合于紧 急情况下的救护，无须验血。褐藻胶对核爆炸释放出的急情况下的救护，无须验血。褐藻胶对核爆炸释放出的 放射性物质放射性物质Sr（锶）有独特的排出作用。（锶）有独特的排出作用。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 从从“球鱼球鱼”生物的肝脏中提取的镇痛新药可解除晚期生物的肝脏中提取的镇痛新药可解除晚期 癌症患者的疼痛感。癌症患者的疼痛感。 从浮游生物体内发现了具有抗生素特性的成分。从浮游生物体内发现

6、了具有抗生素特性的成分。 从叫从叫“海石花海石花”的毒性珊瑚身上成功提取了一种剧毒的毒性珊瑚身上成功提取了一种剧毒 物质，可治疗白血病、高血压、天花、肠道溃疡和癌症物质，可治疗白血病、高血压、天花、肠道溃疡和癌症 的有效药物。也是理想的麻醉剂。的有效药物。也是理想的麻醉剂。 在加勒比海水中的珊瑚虫体内，发现了一种天然的前在加勒比海水中的珊瑚虫体内，发现了一种天然的前 列腺激素，用于治疗气喘、神经衰弱和心脏疾病。列腺激素，用于治疗气喘、神经衰弱和心脏疾病。 在太平洋中的七星鳗身上，医学专家发现了一种可治在太平洋中的七星鳗身上，医学专家发现了一种可治 疗心律失调的物质，这是一种强烈的心脏兴奋药物。

7、挽疗心律失调的物质，这是一种强烈的心脏兴奋药物。挽 救心力衰竭者垂危的生命。救心力衰竭者垂危的生命。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 鲨鱼身上能够分泌出一种抑制癌细胞的化学物质，制鲨鱼身上能够分泌出一种抑制癌细胞的化学物质，制 成药物，能治癌症疾病。成药物，能治癌症疾病。 海螃蟹体内具有一种奇妙物质海螃蟹体内具有一种奇妙物质MFL，治疗骨折，具，治疗骨折，具 有好的效果。有好的效果。 从虾、蟹壳中提取的医用手术线，可被人体吸收，且从虾、蟹壳中提取的医用手术线，可被人体吸收，且 具有止血作用，加速伤口愈合，且结疤小。具有止血作用，加速伤口愈合，且结疤小。 从几十种海鱼身上提取从几十种海鱼身上提

8、取“海豚毒素海豚毒素”，用途广泛。，用途广泛。 发现海蛇体内的毒汁中含有天然抗蛇毒血清，可提炼发现海蛇体内的毒汁中含有天然抗蛇毒血清，可提炼 出的药物能治疗风湿麻痹、半身不遂、坐骨神经痛、疥出的药物能治疗风湿麻痹、半身不遂、坐骨神经痛、疥 癣等，还可治疗毒蛇咬伤。癣等，还可治疗毒蛇咬伤。 从北极洋面的海藻中提取了一种生化活性物质叫植物从北极洋面的海藻中提取了一种生化活性物质叫植物 激素，可使瓜果产量成倍增长。激素，可使瓜果产量成倍增长。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 第二节第二节 海洋生物资源海洋生物资源 海洋中有海洋中有20多万种生物，其中动物多万种生物，其中动物18万种，包括万种，包括

9、 16000多种鱼类。供人类捕捞。大陆架水域渔业资源比多种鱼类。供人类捕捞。大陆架水域渔业资源比 较丰富，大陆架水域只占海洋总面积的较丰富，大陆架水域只占海洋总面积的7.5%，渔业量，渔业量 占世界总渔量的占世界总渔量的90%以上。以上。 海洋生物以它独特的生活方式海洋生物以它独特的生活方式栖息、运动、洄游栖息、运动、洄游 、摄食、排泄、生长繁殖、御敌等，生活在复杂而多变、摄食、排泄、生长繁殖、御敌等，生活在复杂而多变 的海洋环境里，海洋环境具有高盐、高压、低温、寡营的海洋环境里，海洋环境具有高盐、高压、低温、寡营 养等迥异于陆地环境的特点，海洋生物也随之产生了与养等迥异于陆地环境的特点，海洋

10、生物也随之产生了与 陆地生物不同的代谢途径和机体防御机制，陆地生物不同的代谢途径和机体防御机制， 具有陆上生物所不具有的化学结构奇特、新颖以及具有陆上生物所不具有的化学结构奇特、新颖以及 特异的高活性、高药效的活性物质。特异的高活性、高药效的活性物质。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论海洋渔业生产 海洋石油工程概论海洋石油工程概论枪鱼枪鱼 剑鱼剑鱼 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 海龟 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 浮游动物浮游动物 这是一类异养性的浮游生物，也就是不能自己制造 有机物，而必须依赖已有的有机物作为营养来源。这类 浮游生物主要包括原生动物的

11、有孔虫、放射虫和纤毛虫 ；水母类的水螅水母，钵水母和栉水母；轮虫类的单卵 巢轮虫；甲壳类的枝角类、桡脚类、磷虾类、樱虾类及 部分介形类(状肢类)、端足类和糠虾类等；毛颚类；软 件动物的翼足类和异足类；被囊动物的有尾类和海樽类 ；以及各类无脊椎动物和低等脊椎动物的浮游幼虫(包 括鱼类的仔鱼、稚鱼等)。它们的生活水层不限于真光 层，可以分布到较深水层；大多是滤食性的，也有捕食 性的，是海洋生态系统中的消耗者(consumer)，主要属 于次级生产力。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 向日葵海星向日葵海星 蝎子鱼蝎子鱼 水母水母 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 小型底栖动物小型底栖动物 小型底栖

12、动物对异养微生物的摄食、胁迫和调控 过程具有全球尺度的效应，因此深入开展海洋生态系统 中的过程研究与生态模拟，离不开小型底栖动物这一重 要生物参数。由于小型底栖动物特有的生殖对策，生命 周期短(每年平均3一5代)，生长繁殖速度快，生活史中 无浮游幼虫阶段， 便于野外取样和实验室培养等，使其成为海洋环境 监测和对生态系统健康评估的理想指示类群，特别适于 在实验室和现场用来测定人类扰动对水域生态系统影响 的污染评价。 近几十年小型底栖生物作为海洋生态监测和生态 系统健康评估体系的一个指标，已被广泛应用于海洋环 境监测。此外，在海洋中生活的小型底栖动物，特别是 在极端条件下(高温、低温、无氧)生活的

13、海洋线虫是研 究转基因和细胞程序性死亡的很好的分子生物学模型。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 第三节第三节 海洋矿产资源海洋矿产资源 海洋中的矿产资源包括以下五类：海洋中的矿产资源包括以下五类： 一、石油、天然气一、石油、天然气 石油、天然气叫做“黑色的金子”其生成的原 料是有机碳。 全世界海洋上部100m内的水层中，仅浮游生 物遗体1年就可产生600亿吨的有机碳，它们迅速 被江河带来的泥沙所掩埋。年复一年，大量的生 物遗体便一层层埋叠起来。如果该地区不断下沉 ，堆积的沉积物和掩埋的生物遗体层越来越厚。 这些被埋藏的生物遗体与空气隔绝，长期缺氧， 再加上厚厚的岩层压力、温度的升高和细菌的作

14、 用，开始慢慢分解，历经一段漫长的地质时期， 上述遗体开始逐渐变成了分散的石油和天然气。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 分散的石油和天然气经过积累和运移分散的石油和天然气经过积累和运移 形成油气藏。包括：构造油气藏和地层油形成油气藏。包括：构造油气藏和地层油 气藏。气藏。 世界石油极限储量世界石油极限储量1万亿吨，可采储量万亿吨，可采储量 3000亿吨，其中海底石油亿吨，其中海底石油1350亿吨，世界亿吨，世界 天然气储量天然气储量255280万亿万亿m3，海洋储量占，海洋储量占 140万亿万亿m3。20世纪末，海洋石油年产量世纪末，海洋石油年产量 达达30亿吨，占世界石油总产量的亿吨，占

15、世界石油总产量的50%。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 海上油气开采的主要海上油气开采的主要设施与方法设施与方法有有： 1、人工岛法人工岛法，多用于近岸浅水中。多用于近岸浅水中。 2、固定式油气平台法固定式油气平台法，其形式有桩式平台、拉索其形式有桩式平台、拉索 塔平台、重力式平台。塔平台、重力式平台。 3、浮式油气平台法浮式油气平台法，其形式分为可迁移平台法与其形式分为可迁移平台法与 不可迁移式平台法。不可迁移式平台法。 4、海底采油装置法海底采油装置法，采用钻潜水井的办法，将井采用钻潜水井的办法，将井 口安装在海底，开采出的油气用管线直接送往陆口安装在海底，开采出的油气用管线直接送往陆

16、 上或输入海底集油气设施。上或输入海底集油气设施。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 人工岛人工岛 在浅海（一般小于在浅海（一般小于10米）地区，还经常采用米）地区，还经常采用 人工岛生产系统进行石油的开采。人工岛是在人工岛生产系统进行石油的开采。人工岛是在 浅海（一般小于浅海（一般小于10米）地区，用人工以土或砂米）地区，用人工以土或砂 石堆建成的小岛，也有用混凝土结构或混凝土石堆建成的小岛，也有用混凝土结构或混凝土 结构内填土或砂石堆建而成，统称人工岛。结构内填土或砂石堆建而成，统称人工岛。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 1.我国在各国已探明石油天然气

17、储量中的排我国在各国已探明石油天然气储量中的排 名位次名位次 （1）已探明石油储量中的排名位次）已探明石油储量中的排名位次 2002年，我国已探明石油储量为年，我国已探明石油储量为37.68亿亿 m3，仅占当年全球已探明石油储量，仅占当年全球已探明石油储量1643.95亿亿m3 的的2.29%，列第，列第10位。位。 前几位分别是：沙特（前几位分别是：沙特（412.42亿亿m3）、伊拉）、伊拉 克（克（182.84亿亿m3）、伊朗（）、伊朗（158.99亿亿m3）、科威）、科威 特（特（153.43亿亿m3）、阿联酋（）、阿联酋（98.49亿亿m3）、俄）、俄 罗斯（罗斯（93.43亿亿m3）

18、、委内瑞拉、尼日利亚、利）、委内瑞拉、尼日利亚、利 比亚。比亚。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 （2）已探明天然气储量中的排名位次）已探明天然气储量中的排名位次 2002年，我国已探明天然气储量为年，我国已探明天然气储量为13209.8亿亿 m3，仅占当年全球已探明天然气储量，仅占当年全球已探明天然气储量1735438.5 亿亿m3的的0.76%，列第，列第18位。位。 前几位分别是：俄罗斯（前几位分别是：俄罗斯（481385.6亿亿m3）、）、 卡塔尔（卡塔尔（259379.6亿亿m3）、伊朗（）、伊朗（258699.8亿亿 m3）、沙特（）、沙特（65298.5亿亿m3）、阿联酋（）、

19、阿联酋（56633.6 亿亿m3）、美国（）、美国（53508.8亿亿m3）、尼日利亚、阿）、尼日利亚、阿 尔及利亚、委内瑞拉、伊拉克、马来西亚、澳大尔及利亚、委内瑞拉、伊拉克、马来西亚、澳大 利亚、挪威、印度尼西亚、加拿大、荷兰和科威利亚、挪威、印度尼西亚、加拿大、荷兰和科威 特。特。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 （3）石油储量和天然气油当量储量之和的）石油储量和天然气油当量储量之和的 排名位次排名位次 2002年，我国石油储量和天然气油当量储量 之和为50.89亿m3，仅占当年全球石油储量和天 然气油当量储量之和3379.39亿m3的1.51%，列世 界第13位。 前几位分别是：俄罗

20、斯（574.82亿m3）、沙 特（477.72亿m3）、伊朗（417.69亿m3）、卡塔 尔（290.48亿m3）、伊拉克（214.7亿m3）、科 威特（168.32亿m3）、阿联酋、委内瑞拉、尼日 利亚、美国、阿尔及利亚和利比亚。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 2. 我国在世界各国钻井总量中的排名位次我国在世界各国钻井总量中的排名位次 （1）2002年总钻井数和总进尺数（包括海洋和陆地）年总钻井数和总进尺数（包括海洋和陆地） 我国我国2002年完成总钻井数年完成总钻井数9983口，总钻井进尺口，总钻井进尺 16188.5km，占世界完成总钻井数，占世界完成总钻井数70053口的口的14.

21、25%， 占世界完成总钻井进尺占世界完成总钻井进尺110479km的的14.65%，位居世界，位居世界 第三位。第三位。 位居第一位的是美国，位居第一位的是美国，2002年完成总钻井数年完成总钻井数28940 口，总钻井进尺口，总钻井进尺47227.25km,位居第二位的是加拿大，位居第二位的是加拿大， 2002年完成总钻井数年完成总钻井数17182口，总钻井进尺口，总钻井进尺17768.8km。 位居第三位的是中国，位居第三位的是中国，2002年完成总钻井数年完成总钻井数9983口，总口，总 钻井进尺钻井进尺16188.5km。 位居第四位的是俄罗斯，位居第四位的是俄罗斯，2002年年 完成

22、总钻井数完成总钻井数4260口，总钻井进尺口，总钻井进尺9087.18km。 位居第位居第 五位的是阿根廷；五位的是阿根廷； 位居第六位的是印度尼西亚；位居位居第六位的是印度尼西亚；位居 第七位的是委内瑞拉；第七位的是委内瑞拉； 位居第八位的是墨西哥。位居第八位的是墨西哥。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 （2）2002年海洋钻井数年海洋钻井数 我国我国2002年海洋钻井年海洋钻井80口，占口，占2002年世界海洋钻井年世界海洋钻井 3103口的口的 2.58%；我国投入海洋钻井平台；我国投入海洋钻井平台9艘，占艘，占2002年世界投入年世界投入 使用的钻井使用的钻井 平台平台420艘的艘的

23、2.14%。 2002年世界海洋钻井数前九位：年世界海洋钻井数前九位： 美国（海洋钻井美国（海洋钻井822口，使用钻井平台口，使用钻井平台197艘）；艘）； 英国（海洋钻井英国（海洋钻井360口，使用钻井平台口，使用钻井平台22艘）；艘）； 印度尼西亚（海洋钻井印度尼西亚（海洋钻井210口，使用钻井平台口，使用钻井平台7艘）；艘）； 挪威（海洋钻井挪威（海洋钻井200口，使用钻井平台口，使用钻井平台14艘）；艘）； 马来西亚（海洋钻井马来西亚（海洋钻井169口，使用钻井平台口，使用钻井平台14艘）；艘）； 泰国（海洋钻井泰国（海洋钻井165口，使用钻井平台口，使用钻井平台8艘）；艘）； 巴西；

24、巴西； 澳大利亚；澳大利亚； 埃及。埃及。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 3）在世界各国石油产量和采油中的排名位次）在世界各国石油产量和采油中的排名位次 1）石油产量的排名位次）石油产量的排名位次 2002年，我国的石油、天然气液体产量以年，我国的石油、天然气液体产量以2.72%的年的年 增长率达到增长率达到19672.63万万m3/a，从，从2001年的第七位升至年的第七位升至第六第六 位位，占，占2002年世界石油、天然气液体产量年世界石油、天然气液体产量443127.38万万 m3/a，的，的4.44%。 2002年，世界石油、天然气液体产量位居前五的是：年，世界石油、天然气液体产量

25、位居前五的是： 俄罗斯（俄罗斯（54375.37万万m3/a）、美国（）、美国（47121.46万万m3/a ）、）、 沙特（沙特（42827.14万万m3/a）、墨西哥（）、墨西哥（20833.0万万m3/a）和）和 伊朗（伊朗（19864.72万万m3/a）。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 2）海陆产油气井数的排名位次）海陆产油气井数的排名位次 2002年，我国海陆油气井总数为年，我国海陆油气井总数为95000口，占口，占2002年年 全球油气井总数全球油气井总数898061口的口的10.58%，位居世界第，位居世界第三三位。位。 位居世界第一和第二位的分别是美国（位居世界第一和第二位

26、的分别是美国（518805口）口） 和俄罗斯（和俄罗斯（118232口）；口）； 位居世界第位居世界第48位的分别是加拿大（位的分别是加拿大（54312口）、阿口）、阿 根廷（根廷（15144口）、委内瑞拉（口）、委内瑞拉（12982口）、罗马尼亚口）、罗马尼亚 （9590口）、印度尼西亚（口）、印度尼西亚（9150口）。口）。 2002年位居全球产油第三位的沙特的油气井总数仅年位居全球产油第三位的沙特的油气井总数仅 为为1525口。口。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 3）海洋采油平台数的排名位次）海洋采油平台数的排名位次 2002年，我国海洋采油平台为年，我国海洋采油平台为19座，座，

27、占世界占世界39个国家总计个国家总计341座的座的5.57%，居世，居世 界第界第六六位。前五位分别是：美国（位。前五位分别是：美国（77座）、座）、 印度尼西亚（印度尼西亚（35座）、尼日利亚（座）、尼日利亚（30座）、座）、 伊朗（伊朗（20座）、马来西亚（座）、马来西亚（19座）。座）。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 3.我国海洋石油勘探概况我国海洋石油勘探概况 19822003年，中海油的油气产量在我国油气产量中 所占比例较小。2004年，中海油提出，到2008年实现国 内4000万m3油当量，2010年实现国内5000-5500万m3油 当量，海外实现权益油2000万m3油当量的

28、目标。中海 油已成为国内三大石油公司之一。 我国临近海域的油气储备量约4050亿吨。渤海、黄 海、东海的大陆架极其宽阔，蕴藏着较为丰富的石油、 天然气资源。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 我国近海已发现的大型含油气盆地我国近海已发现的大型含油气盆地10个，它们是：渤个，它们是：渤 海盆地、北黄海盆地、南黄海盆地、东海盆地、台湾西海盆地、北黄海盆地、南黄海盆地、东海盆地、台湾西 部盆地、南海珠江口盆地、琉东南盆地、北部湾盆地、部盆地、南海珠江口盆地、琉东南盆地、北部湾盆地、 莺歌海盆地和台湾浅滩盆地。莺歌海盆地和台湾浅滩盆地。 已探明的各种类型的储油构造已探明的各种类型的储油构造400多个。

29、多个。 我国的海底石油资源储量约占全国石油资源储量的我国的海底石油资源储量约占全国石油资源储量的 1014%； 我国的海底天然气资源储量约占全国天然气资源储量我国的海底天然气资源储量约占全国天然气资源储量 的的2534%； 自自19671981年，在渤海海域共钻年，在渤海海域共钻119口井，发现口井，发现4个个 产油构造，形成了我国第一个海上石油生产基地。产油构造，形成了我国第一个海上石油生产基地。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 19681979年，在黄海年，在黄海16.5万万km2的海域钻了的海域钻了8口井口井 ，证实了南黄海含油气沉积盆地的存在。，证实了南黄海含油气沉积盆地的存在。 1

30、974年年9月，首次对东海进行了石油地质综合调查，月，首次对东海进行了石油地质综合调查， 到到1981年底，对东海年底，对东海40.78万万km2的海域进行了地质普查的海域进行了地质普查 和航空磁测，和航空磁测，1981年，在东海钻探了一口井，发现了高年，在东海钻探了一口井，发现了高 压气层和含油砂岩。压气层和含油砂岩。 东海平湖油气田，最高日产原油东海平湖油气田，最高日产原油3000m3、天然气、天然气180 万万m3； 东海春晓天然气气田，天然气日产量是平湖油气田的东海春晓天然气气田，天然气日产量是平湖油气田的 5倍以上。倍以上。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 近海海域近海海域11个油

31、气沉积盆地可达个油气沉积盆地可达213亿吨亿吨245 亿吨的油当量，主要分布在东海和南海海域。开亿吨的油当量，主要分布在东海和南海海域。开 发前景看好。发前景看好。 1962年年10月至月至11月，对南海进行了航空磁测，月，对南海进行了航空磁测， 1971年年1974年，又对南海进行了海洋地质、地年，又对南海进行了海洋地质、地 球物理综合调查和地震普查，由此证明，南海具球物理综合调查和地震普查，由此证明，南海具 有较好的含油气远景。有较好的含油气远景。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 4.我国与世界海洋石油工程技术的差距我国与世界海洋石油工程技术的差距 （1）世界海洋石油钻采工程与我国技术水

32、平的对比）世界海洋石油钻采工程与我国技术水平的对比 1）钻井工作水深）钻井工作水深 2003年年2月，美国雪佛龙德士古公司在美国墨西哥湾月，美国雪佛龙德士古公司在美国墨西哥湾 创造了钻井工作水深创造了钻井工作水深3051.35m世界记录，我国钻井工作世界记录，我国钻井工作 水深小于水深小于500mm。 2）钻井垂深）钻井垂深 2003年年2月，美国雪佛龙德士古公司在美国墨西哥湾月，美国雪佛龙德士古公司在美国墨西哥湾 创造了钻井工作井深创造了钻井工作井深9210m的世界记录，我国钻井井深的世界记录，我国钻井井深 小于小于5500m。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 3）海底采油工作井深）海底采

33、油工作井深 2002年秋天，美国马拉松石油公司在美国新奥尔良东年秋天，美国马拉松石油公司在美国新奥尔良东 南区块南区块2196m水深进行了完井作业。水深进行了完井作业。 2002年年12月，巴西石油公司在巴西坎婆斯盆地的月，巴西石油公司在巴西坎婆斯盆地的2741m水水 深完成了地层测试。我国海底采油工作水深小于深完成了地层测试。我国海底采油工作水深小于500m 。 4）海洋采油井的井深记录）海洋采油井的井深记录 美国美国8071m，我国小于，我国小于5000m。 5）水平钻井位移）水平钻井位移 英国水平位移英国水平位移10113.5m，垂深，垂深1605.08m。我国水平位。我国水平位 移移8

34、062.7m，垂深，垂深2536.45m。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 6）水平井完井的世界记录）水平井完井的世界记录 2003年，美国创造了在水平距离年，美国创造了在水平距离2768m的井中完井的的井中完井的 世界记录，我国无。世界记录，我国无。 7）石油钻井下套管）石油钻井下套管 美国下套管重量美国下套管重量652.7吨，深度吨，深度7400m，我国下套管重，我国下套管重 量小于量小于400吨。吨。 8）连续油管井内下放最深的世界记录）连续油管井内下放最深的世界记录 美国连续油管井内下放最深美国连续油管井内下放最深8303m的世界记录，我国的世界记录，我国 无。无。 9）石油钻井）石

35、油钻井LWD（随钻测井）工作深度的世界记录（随钻测井）工作深度的世界记录 美国斯伦贝谢公司美国斯伦贝谢公司LWD下入井深下入井深9375m，我国，我国LWD 下入井深小于下入井深小于5000m。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 （2）世界最新移动式钻井采油平台与我国平台对比）世界最新移动式钻井采油平台与我国平台对比 20002004年间，全世界共建新的自升式平台年间，全世界共建新的自升式平台16艘、艘、 半潜式平台半潜式平台18艘、钻井浮船艘、钻井浮船6艘。我国同期建造艘。我国同期建造4艘半潜艘半潜 式平台，而且式平台，而且只能建造船体，设备全部由国外建造配套只能建造船体，设备全部由国外建造

36、配套 。 （3）世界最新石油钻井机械与我国钻井机械主要参）世界最新石油钻井机械与我国钻井机械主要参 数对比数对比 1）常规石油钻机）常规石油钻机 美国交流变频钻机的绞车功率最大美国交流变频钻机的绞车功率最大5145kw。 德国交流变频钻机的绞车功率最大德国交流变频钻机的绞车功率最大4410kw。转盘通。转盘通 经最大经最大1536.7mm。 我国交流变频钻机的绞车功率最大我国交流变频钻机的绞车功率最大1470kw，转盘通，转盘通 经最大经最大952.5mm。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 2）无绞车机械升降型）无绞车机械升降型 钻机钻机 美国有，我国无。美国有，我国无。 3）无绞车液缸升降

37、）无绞车液缸升降 型钻机型钻机 美国有，我国无。美国有，我国无。 4）顶部驱动装置）顶部驱动装置 美国顶驱功率美国顶驱功率 845.2kw，我国顶驱最，我国顶驱最 大功率大功率735kw。 5）三缸单作用泥浆）三缸单作用泥浆 泵泵 美国三缸单作用泥浆美国三缸单作用泥浆 泵最大驱动功率泵最大驱动功率 2205kw，我国三缸单作用，我国三缸单作用 泥浆泵最大驱动功率泥浆泵最大驱动功率 1176kw。 无绞车液缸升降型钻机无绞车液缸升降型钻机 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 6）机械驱动长冲程泥浆泵）机械驱动长冲程泥浆泵 美国有机械驱动长冲程泥浆泵，冲程长达美国有机械驱动长冲程泥浆泵，冲程长达 2

38、718mm，我国无。，我国无。 7）防喷器）防喷器 美国防喷器美国防喷器BOP最大通径最大通径476.3mm，封井压力，封井压力 138MPa;我国防喷器我国防喷器BOP最大通径最大通径349.3mm，封，封 井压力井压力69MPa。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 二、滨海砂矿和煤铁等固体矿产二、滨海砂矿和煤铁等固体矿产 海滨砂矿开采的矿物种类多达20多种，主要有金刚 石金矿砂铂、铬砂、铑砂、铁砂矿、锡石、钛铁矿、锆 石、金红石、重晶石、海绿石、独居石、磷钙石、石榴 石等。 对于海滨砂矿，大多是采用采砂船进行开采。采矿 船舶通常是用大型退役油轮、军舰加以改装。 依据船体采掘与提升方式的不同

39、有链斗式采矿船法 、流体式采矿船法(包括吸扬式和气升式)和钢索斗采矿 船法(包括抓斗式和拖斗式)。 海滨砂矿开采的发展方向是大型化和多功能化，即 研制大功率多功能的链斗式采矿船，建立全自动具有采 选功能的海底机器人，从而达到开采系统具有采选一体 化，生产效率高，环境破坏少等优点。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 岩基矿床开采岩基矿床开采 浅海岩基固体矿床资源有煤、铁、硫、盐、石膏等。海 底岩基矿床有两类，一类是陆成矿床陆成矿床，即在陆地时形成 ，陆海交替变更沉人海底的矿床；另一类是海成矿床海成矿床， 它是由海底岩浆运动与火山爆发生成的矿床，这类矿床 多为多金属热液矿床。 海底岩基矿床的开采方

40、法与陆地金属或非金属矿床的开 采方式基本相同，对于海底出露矿床，同样可采用海底 露天矿的方法进行开采，可供选择的方有潜水单斗挖掘 机一管道提升开采法、潜水斗轮铲管道提升开采法与核 爆破一化学开采法等。其设备均在水下不同深度的海底 进行，需要有可靠的定位系统、监控系统、机械自行与 遥控系统、防水防腐系统等。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 对于有一定覆盖层的深埋矿床，为满足与陆地开采相同 的技术要求，其开拓方法有海岸立井开拓法、人工岛竖 井外拓法、密闭井筒海底隧道开拓法等。这类海底岩 基矿床开键技术足以最低的成本设置满足工业开采与安 全要求的行人、通风、运输通道，以及防止海水渗入矿 床内部及采

41、空区，淹没井筒工业设施。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 1852年，美国在海滨开采金沙、白金砂、铬矿砂。年，美国在海滨开采金沙、白金砂、铬矿砂。 还有丰富的铜、铅、锌等金属。在还有丰富的铜、铅、锌等金属。在20世纪初，在西南非世纪初，在西南非 洲沿岸发现了金刚石砂矿。矿砂中还有锆和铪（洲沿岸发现了金刚石砂矿。矿砂中还有锆和铪（ha），）， 都是耐高温材料。都是耐高温材料。 在印度海滨和斯里兰卡在印度海滨和斯里兰卡570m深的海域中，存在着深的海域中，存在着 钍和铈。钍具有放射性，可用于耐火材料；铈可制成铈钍和铈。钍具有放射性，可用于耐火材料；铈可制成铈 镁合金，抗锈能力强。还可用来制造弧光

42、灯的电极。镁合金，抗锈能力强。还可用来制造弧光灯的电极。 海洋中还有钛铁矿，制造钛铁合金，钛合金耐高温、海洋中还有钛铁矿，制造钛铁合金，钛合金耐高温、 不生锈，可制造艇体。不生锈，可制造艇体。 锡石是提取锡的原材料，金属锡质地柔软，多用于制锡石是提取锡的原材料，金属锡质地柔软，多用于制 造合金及电镀材料。锡合金用途广泛，可用于电机、机造合金及电镀材料。锡合金用途广泛，可用于电机、机 械制造、无线电等部门。锡的氧化物还可用来制造染料械制造、无线电等部门。锡的氧化物还可用来制造染料 、搪瓷、瓷器和玻璃等轻工业制品。、搪瓷、瓷器和玻璃等轻工业制品。 在水深在水深40360m的海底还有磷钙石，可用于化

43、学工的海底还有磷钙石，可用于化学工 业，又可用于玻璃、机械、纺织。业，又可用于玻璃、机械、纺织。 另外，海底还有另外，海底还有 煤铁矿藏、锡矿。在我国的台湾和海南海域，发现了锆煤铁矿藏、锡矿。在我国的台湾和海南海域，发现了锆 石、金红石、钛铁矿、独居石、砂金、铜、煤、硫、磷石、金红石、钛铁矿、独居石、砂金、铜、煤、硫、磷 、石灰石等多种砂矿。、石灰石等多种砂矿。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 作为自然界已知的最硬物质，金刚石可广泛地应用作为自然界已知的最硬物质，金刚石可广泛地应用 于机械、电气、航空、精密仪器及尖端技术设备。早在于机械、电气、航空、精密仪器及尖端技术设备。早在 20世纪初，

44、人们就在西南非洲沿岸发现了金刚石砂矿，世纪初，人们就在西南非洲沿岸发现了金刚石砂矿， 后经探测查明，南非大西洋沿岸后经探测查明，南非大西洋沿岸l600km范围内拥有世范围内拥有世 界上规模最大的金刚石砂。这个矿床不仅储量丰富，而界上规模最大的金刚石砂。这个矿床不仅储量丰富，而 且品位高，一般淘洗且品位高，一般淘洗1t海砂就可以得到海砂就可以得到200mg金刚石。金刚石。 为了开采金刚石矿，人们设计了许多新颖独特的方法。为了开采金刚石矿，人们设计了许多新颖独特的方法。 泵吸船采矿法是南非于泵吸船采矿法是南非于1978年设计的，它利用泵吸船可年设计的，它利用泵吸船可 以直接在海底开采金刚石。开采时

45、，可将船开到已探明以直接在海底开采金刚石。开采时，可将船开到已探明 富集金剐石的海底并放到坑穴区，把含有金刚石的砂吸富集金剐石的海底并放到坑穴区，把含有金刚石的砂吸 到船上，然后再运回岸上，经过淘洗、选矿就可以得到到船上，然后再运回岸上，经过淘洗、选矿就可以得到 较纯的金刚石。这种采矿船每天可回收较纯的金刚石。这种采矿船每天可回收100g金刚石。金刚石。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 锆是从锆石中提取的，主要用于耐火材料、玻璃、锆是从锆石中提取的，主要用于耐火材料、玻璃、 电子等领域。它的熔点高达电子等领域。它的熔点高达1852，其氧化物熔点高达，其氧化物熔点高达 2700。锆的抗蚀能力极

46、强，而且很少吸收电子，是制。锆的抗蚀能力极强，而且很少吸收电子，是制 造核反应堆和燃料元件防护屏十分理想的材料，一座造核反应堆和燃料元件防护屏十分理想的材料，一座 100万万kW发电能力的核发电站，每年要消耗发电能力的核发电站，每年要消耗2025t锆锆 ；一艘；一艘22kW的核动力潜艇，每年要使用的核动力潜艇，每年要使用2030t的锆的锆 及其合金材料。铪与锆是及其合金材料。铪与锆是-x寸寸“孪生姐妹孪生姐妹”。在锆石。在锆石 砂中几乎都含有铪，一般情况下铪含量为砂中几乎都含有铪，一般情况下铪含量为05，多的，多的 高达高达17。铪比锆还耐热，熔点为。铪比锆还耐热，熔点为2150，且有快速吸，

47、且有快速吸 热和放热的性能。铪碳化物熔点最高可达热和放热的性能。铪碳化物熔点最高可达3290，是金，是金 属碳化物中熔点最高的一种。如果将属碳化物中熔点最高的一种。如果将1份碳化铪和份碳化铪和4份碳份碳 化钽结合在一起，要加热到化钽结合在一起，要加热到4200才会熔化，因此它可才会熔化，因此它可 用来制作喷气发动机、导弹、火箭、熔炼坩埚的内衬等用来制作喷气发动机、导弹、火箭、熔炼坩埚的内衬等 耐高温部件。耐高温部件。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 在现已探明的金属砂矿总储量中占第一位的是钛铁矿。钛铁在现已探明的金属砂矿总储量中占第一位的是钛铁矿。钛铁 矿是名副其实的含铁砂子，可以用来炼制钛

48、铁合金。钛比铁要强矿是名副其实的含铁砂子，可以用来炼制钛铁合金。钛比铁要强 韧得多，而密度仅为铁的一半多，熔点为韧得多，而密度仅为铁的一半多，熔点为1675。钛合金既能经。钛合金既能经 受住受住5000以上高温，又能抗得住一以上高温，又能抗得住一100以下低温条件的冻结以下低温条件的冻结 考验，是制造超音速飞机、舰艇、火箭、导弹等不可缺少的材料考验，是制造超音速飞机、舰艇、火箭、导弹等不可缺少的材料 。钛不会生锈。在大部分海洋环境中，由钛合金制作的艇体会在。钛不会生锈。在大部分海洋环境中，由钛合金制作的艇体会在 表面形成一层很薄的氧化物薄膜，具有很强的抗腐蚀和耐压能力表面形成一层很薄的氧化物薄

49、膜，具有很强的抗腐蚀和耐压能力 。前苏联海军有多艘潜艇广泛使用钛合金，使潜深大幅度增加。前苏联海军有多艘潜艇广泛使用钛合金，使潜深大幅度增加。 钛还可以广泛地用于各种海洋工程中，如海水温差发电装置、海钛还可以广泛地用于各种海洋工程中，如海水温差发电装置、海 上各种浮标系统等。在滨海金属砂矿中，钛铁矿位居榜首，其次上各种浮标系统等。在滨海金属砂矿中，钛铁矿位居榜首，其次 为钛磁铁矿，再次为磁铁矿。日本在九州岛附近有明湾的浅海内为钛磁铁矿，再次为磁铁矿。日本在九州岛附近有明湾的浅海内 发现了一个巨大的磁铁矿层。这座世界最大的磁铁矿的总储量在发现了一个巨大的磁铁矿层。这座世界最大的磁铁矿的总储量在

50、17亿亿t以上，缓解了日本铁矿资源大量进口的问题。以上，缓解了日本铁矿资源大量进口的问题。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 三、多金属结核和富钴锰结核三、多金属结核和富钴锰结核 深海蕴藏着丰富的海底矿产资源，所谓深海深海，一般 是指大陆架或大陆边缘以外的海域。深海占海洋面积的 92.4 %和地球面积的65.4 %，尽管它蕴藏着极为丰富的 海底资源，但由于开发难度大，目前基本上还没有得到 开发。扩大人类生存空间和储备人类生存资源的重要途 径之一就是要向深海拓展。 深海矿产资源主要包括多金属结核矿、富钴结壳 矿、深海磷钙土和海底多金属硫化物矿等。但是，由于 深海矿产资源的矿区基本位于国际海域的海

51、底，它的开 发活动必须经过联合国海底管理局的同意和批准方可生 效与合法。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 三、多金属结核和富钴锰结核三、多金属结核和富钴锰结核 多金属结核矿是一种富含铁、锰、铜、钴、镍和钼 等金属的大洋海底自生沉积物，呈结核状，主要分布在 水深40006000米的平坦洋底，这种结核内含有多达70 余种的元素，世界深海多金属结核资源极为丰富，远景 储量约3万亿吨，仅太平洋的蕴藏量就达1. 5万亿吨。 我国科学家以结核丰度10千克/平方米和铜镍钴平均品 位2.5%为边界条件，估计太平洋海域可采区面积约425 万平方公里，资源总量为425亿吨。其中，含金属锰86 亿吨，铜3亿吨，钴

52、0.6亿吨，镍3.9亿吨，表明多金属 结核的经济价值确实巨大。多金属结核矿每年还以 10001500万吨的速度不断增加。无疑这些丰富的有用 金属将是人类未来可利用的接替资源。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 三、多金属结核和富钴锰结核三、多金属结核和富钴锰结核 1872年，英国海洋学家汤姆森教授在大西洋发现了氧年，英国海洋学家汤姆森教授在大西洋发现了氧 化铁和氧化锰，分析研究证实，里面含有大量的锰、铁化铁和氧化锰，分析研究证实，里面含有大量的锰、铁 、铜、镍、钴元素。氧化铁和氧化锰在海底呈球状，所、铜、镍、钴元素。氧化铁和氧化锰在海底呈球状，所 以叫它以叫它“大洋锰结核大洋锰结核”，并且每年

53、都在长大。所以是一，并且每年都在长大。所以是一 种取之不尽、用之不竭的矿产资源。种取之不尽、用之不竭的矿产资源。 锰结核一般多分布在远离海岸、水深在锰结核一般多分布在远离海岸、水深在3000 50001Tl的大洋的表层沉积中。据统计，目前各大洋已的大洋的表层沉积中。据统计，目前各大洋已 知的锰结核总储量为知的锰结核总储量为3万亿万亿t，尤以太平洋最为丰富，达，尤以太平洋最为丰富，达 17万亿万亿t，内含锰，内含锰4000亿亿t、镍、镍164亿亿t、铜、铜88亿亿t、钴、钴58 亿亿t。这些储量相当于目前陆地锰储量的。这些储量相当于目前陆地锰储量的400多倍、镍的多倍、镍的 1000多倍、铜的多

54、倍、铜的88倍、钴的倍、钴的5000多倍。若以世界每年消多倍。若以世界每年消 耗锰耗锰2400万万t计，可供使用计，可供使用16万年以上；若以世界每万年以上；若以世界每 年消耗钴年消耗钴5万万t计，可供使用计，可供使用11万年以上；若以世界每年万年以上；若以世界每年 消耗铜消耗铜400万万t计，可供使用计，可供使用2200年；若以世界每年消耗年；若以世界每年消耗 镍镍60万万t计，可供使用计，可供使用25万年以上。万年以上。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 拖网获取拖网获取 锰结核矿锰结核矿 深海锰结核深海锰结核 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 富钴结壳矿富钴结壳矿 富钴结壳矿是生长在海底

55、岩石或岩屑表面的一种结壳 状自生沉积物，主要由铁锰氧化物组成，富含锰、铜、 铅、锌、镍、钴、铂及稀土元素，其中钴的平均品位高 达0.81.0，是大洋锰结核中钴含量的4倍。结壳 主要分布主要分布在水深8003000米的海山、海台及海岭的顶 部或上部斜坡上。 据估计，在太平洋地区专属经济区太平洋地区专属经济区 内，富钴结壳的潜在资源总量不少于10亿吨，钴资源量 就有600800万吨，镍400多万吨。在太平洋地区国际 海域内，经俄罗斯对麦哲伦海山区开展调查，亦发现了 富钴结壳矿床，资源量亦已达数亿吨，还有近2亿吨优 质磷块岩矿床的共生。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 海底多金属硫化物矿床海底多金

56、属硫化物矿床 海底多金属硫化物矿床海底多金属硫化物矿床是指海底热液作用下形成的富是指海底热液作用下形成的富 含铜、锰、锌等金属的火山沉积矿床，极具开采价值。海含铜、锰、锌等金属的火山沉积矿床，极具开采价值。海 底多金属硫化物矿床与大洋锰结核或富钴结壳相比，具有底多金属硫化物矿床与大洋锰结核或富钴结壳相比，具有 水深较浅水深较浅( (从几百米到从几百米到2000m2000m左右左右) )、矿体富集度大、矿化、矿体富集度大、矿化 过程快，易于开采和冶炼等特点，所以更具现实经济意义。过程快，易于开采和冶炼等特点，所以更具现实经济意义。 海底多金属硫化物主要产于海底扩张中心地带，即大洋中海底多金属硫化

57、物主要产于海底扩张中心地带，即大洋中 脊、弧后盆地和岛弧地区。世界已有脊、弧后盆地和岛弧地区。世界已有7070多处发现有热液多多处发现有热液多 金属硫化物产出，在东海冲绳海槽地区已发现金属硫化物产出，在东海冲绳海槽地区已发现7 7处热液多处热液多 金属硫化物喷出场所。金属硫化物喷出场所。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 据估计海水中含有的黄金可达550万吨，银5500 万吨，钡27亿吨，铀40亿吨，锌70亿吨，钼137 亿吨，锂2470亿吨，钙560万亿吨，镁1767万亿 吨等等。这些资源，大都是国防、工农业生产及 日常生活的必需品。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 为了使这些深藏于海底的

58、宝藏尽早发挥它们的价值为了使这些深藏于海底的宝藏尽早发挥它们的价值 ，美国、日本、法国、德国、英国、加拿大等于，美国、日本、法国、德国、英国、加拿大等于20世纪世纪 50年代起就开始了深海锰结核的勘探，并组织试采和加年代起就开始了深海锰结核的勘探，并组织试采和加 工处理。工处理。20世纪世纪50年代，前苏联就曾动用年代，前苏联就曾动用“勇士勇士”号先号先 对太平洋和印度洋，而后对大西洋实施调查。美国的锰对太平洋和印度洋，而后对大西洋实施调查。美国的锰 结核调查研究工作起步于结核调查研究工作起步于1958年。年。1962年以来，美国一年以来，美国一 些公司开始正式进行锰匪卫结核的调查和勘探。些公

59、司开始正式进行锰匪卫结核的调查和勘探。 1990年年8月月22日，我国也申请开始了海底采矿工作，日，我国也申请开始了海底采矿工作， 1991年年3月得到批准。月得到批准。 各国普遍采用以下三种开采技术：各国普遍采用以下三种开采技术： （1）气压式提升采矿技术；）气压式提升采矿技术； （2）连续戽斗式采矿系统；）连续戽斗式采矿系统； （3）水利提升式采矿系统；）水利提升式采矿系统； （4）海底自动采矿技术。）海底自动采矿技术。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 整个采矿系统是在整个采矿系统是在 复杂的海洋气象和海洋环境下作业，必须进行准确复杂的海洋气象和海洋环境下作业，必须进行准确 系统的导航定

60、位和保持整个系统的动态稳定；系统的导航定位和保持整个系统的动态稳定； 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 CLBCLB采矿法采矿法 又称连续绳斗采矿船法是日本益田善雄于又称连续绳斗采矿船法是日本益田善雄于19671967年提出。年提出。 A A 单船式单船式CLBCLB采矿法：由采矿船、无极绳斗、绞车、万向支架采矿法：由采矿船、无极绳斗、绞车、万向支架 及牵引机组成及牵引机组成 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 双船双船CLBCLB采矿法采矿法 从根本上解决了绳斗的缠绕问题，绳索间距由两船相从根本上解决了绳斗的缠绕问题，绳索间距由两船相 对位置确定。对位置确定。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论