钻井工程第1章

1、海洋石油工程海洋石油工程（Offshore Oil Engineering）参考资料参考资料11海洋石油工程海洋石油工程，自编，郭建明等编。，自编，郭建明等编。22海洋石油工程海洋石油工程，石油大学出版社，方华灿编著。，石油大学出版社，方华灿编著。33海洋石油工程概论海洋石油工程概论，中国石油大学出版社，徐兴平，中国石油大学出版社，徐兴平编著。编著。44海洋石油钻采工程技术与装备海洋石油钻采工程技术与装备，石油化工出版社，石油化工出版社，廖谟圣编著。廖谟圣编著。5 5 相关相关SPESPE文献、中文期刊网相关专业文献文献、中文期刊网相关专业文献参考资料参考资料海上石油城：过去与未来海上石油城：

2、过去与未来2011年年l目录目录l封面版权页目录引言第一章 海洋中的石油资源 第一节 海洋石油的形成 第二节 海洋石油的储量与分布 第三节 寻找海底石油的方法 第四节 海上天然气的利用第二章 海洋钻井平台 第一节 海洋钻井平台发展历程 第二节 石油钻井方法 第三节 栈桥式钻井平台 第四节 固定式钻井平台 第五节 移动式钻井平台第三章 海洋采油及输送 第一节 顺应式平台 第二节 浮式生产储油船（FPSO） 第三节 海油陆采与人工岛 第四节 海洋油气的输送 第五节 海洋油气的储存l第四章 海洋平台环境与安全 第一节 海洋平台的环境 第二节 海洋平台生活扫描 第三节 海洋平台火灾防范 附录 阿尔法平

3、台大爆炸 第四节 废弃海洋平台处置第五章 中国海洋石油开发 第一节 中国海洋石油发展历程 第二节 中国海洋钻井平台 第三节 我国海洋油气储运 第四节 渤海南堡油田 第五节 南海石油开发第六章 海洋石油开发的未来 第一节 向深海进军 第二节 防治海洋石油污染 附录 海洋石油平台弃置管理暂行办法前言前言l海洋油气工程的内涵l海洋石油工程与石油工程的区别l海洋石油工程与海洋工程的区别l海洋石油工程的专业课程设置前言前言l海洋油气工程的内涵 海上从油气的勘探开始，包括勘探、开发、生产，一直到将油、气运海上从油气的勘探开始，包括勘探、开发、生产，一直到将油、气运送到岸上的各个环节，组成了送到岸上的各个环

4、节，组成了 海洋油气工程海洋油气工程 。海洋油气工程所处的的客观环境有着相当大的差异，它除了与陆地一样承受大气的影响外，还要承受海洋环境和不同海洋深度的特殊影响，其工程结构物如钻井平台、采油平台、浮动生产平台、生产储油轮、单点系泊装置以及海底管道和管缆等，在施工过程中，经受来海洋环境的风、波浪、海流、海冰，甚至地震、海啸等的载荷作用。海洋油气工程是一门在特殊海洋恶劣环境下，研究海洋油气工程海洋油气工程环境与环境载荷；海洋油气钻井、采油（气）工程与装备；滩海、深海油环境与环境载荷；海洋油气钻井、采油（气）工程与装备；滩海、深海油气工程中的特殊问题；海底管道工程和管缆工程和海洋石油安全系统工程气工

5、程中的特殊问题；海底管道工程和管缆工程和海洋石油安全系统工程等学术问题的学科。前言前言l海洋油气工程的内涵海洋油气工程的内涵l海洋油气工程与石油工程的区别海洋油气工程与石油工程的区别l海洋油气工程与海洋工程的区别海洋油气工程与海洋工程的区别l海洋油气工程的专业课程设置海洋油气工程的专业课程设置l课程目标课程目标l学习要求学习要求前言前言课程目标：课程目标：l了解和掌握海洋石油工程的基本知识了解和掌握海洋石油工程的基本知识l能够从工程科学的角度进行能够从工程科学的角度进行海洋油气钻井、采油（气）工海洋油气钻井、采油（气）工程、海底管道工程和管缆工程程、海底管道工程和管缆工程设计设计l具备从事海洋

6、油气工程领域科学研究的基础具备从事海洋油气工程领域科学研究的基础 前言前言l成绩比例：成绩比例：l出勤出勤10%lAttendance 10%.l作业作业10%lExercise 10%.l期末考试期末考试80%lFinal exam 80%.期末考试：期末考试：l试卷：中文试卷：中文l回答：回答：中文中文l题型：题型：选择选择10% 填空填空30% 判断判断10% 简答简答30% 计算计算20%考勤：抽查，考勤：抽查，3次未到，不准参加考试！次未到，不准参加考试！第一章第一章 绪绪 论论l海洋及海底形貌海洋及海底形貌 l海洋石油开发概述海洋石油开发概述l海洋石油开发特点海洋石油开发特点l海上

7、钻完井特点海上钻完井特点第一章第一章 绪绪 论论海洋的定义：海洋的定义：地球上广大而连续的咸水水体称为海洋。它既地球上广大而连续的咸水水体称为海洋。它既是陆地水的主要供给源泉，又是陆地水的汇聚场所。根据是陆地水的主要供给源泉，又是陆地水的汇聚场所。根据海洋形态、水文和物理性质的不同，可以将海洋分为海和海洋形态、水文和物理性质的不同，可以将海洋分为海和洋两部分。洋两部分。 海海是海洋的边缘部分，深度较浅，一般在是海洋的边缘部分，深度较浅，一般在2000 m以内，约占海以内，约占海洋总面积的洋总面积的11%。 洋洋是海洋的中心部分，深度一般在是海洋的中心部分，深度一般在2000 m以上，约占海洋总

8、面以上，约占海洋总面积的积的89%。世界上有四大洋：太平洋、大西洋、印度洋和。世界上有四大洋：太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。北冰洋。 海洋的定义及海底形貌海洋的定义及海底形貌第一章第一章 绪绪 论论n海洋约占地球表面积的海洋约占地球表面积的70.9%；地球的表面积；地球的表面积5.1亿亿km2，海洋面积，海洋面积3.62亿亿km2；n海洋的形成：海洋中海水的总体积约为海洋的形成：海洋中海水的总体积约为13.7亿亿km3，占地球总水量的，占地球总水量的97%左右。对于海洋是如何形左右。对于海洋是如何形成的问题，至今还是一个谜；成的问题，至今还是一个谜；n科学家用回声探测仪对海底地形进行了测量，

9、结果表明：海底与陆地一样，也有高山、深沟、丘陵科学家用回声探测仪对海底地形进行了测量，结果表明：海底与陆地一样，也有高山、深沟、丘陵和平原等地形。根据外部形态的差异，海底可分为大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊三部分。和平原等地形。根据外部形态的差异，海底可分为大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊三部分。 为什么海洋石油资源大部分在大陆架上？第一章第一章 绪绪 论论l大陆边缘大陆边缘u大陆架n水深为0200 m，坡度较小，起伏不大。世界大陆架总面积约为2700多万km2，平均宽度约为75 km，占海洋总面积的8%。u大陆坡n由大陆架向外伸展，海底突然下落，形成陡峭的斜坡，这个斜坡叫做大陆坡。它像一个盆的周壁

10、。坡度为几度20以上，平均430。全球大陆坡总面积约2 800万km2，约占海洋总面积的12%。u大陆隆n大陆隆又称大陆基，是大陆坡以外到大洋盆地之间的过渡地带，水深为2 5004500m。n在大陆边缘中有海沟，它具有陡峭的侧壁和极大的深度。世界大洋中共有29条海沟。位于太平洋西部的马里亚纳海沟是世界上最深的海沟，深达11034m.l大洋盆地大洋盆地 大洋盆地分布在大陆边缘和大洋中脊之间，其形状受制于大洋中脊的分布格局。大洋盆地主体部分的水深为4 0006 000 m，称为深海盆地。深海盆地中最平坦的部分称为深海平原。大洋盆地底部的深海平原是地球上最平坦的区域，其坡度极小，一般小于1/1000

11、，有的甚至小于1/10 000 l大洋中脊大洋中脊 大洋中脊是大洋底的山脉或隆起。大洋中脊顶部的水深约2 0003 000 m，也有高的地方，露出水面而成为岛屿，如大西洋中的冰岛等。 海洋石油的开发主要集中在大陆架。海洋石油的开发主要集中在大陆架。海底形貌 第一章第一章 绪绪 论论l海洋的定义及海底形貌海洋的定义及海底形貌 l海洋石油开发概述海洋石油开发概述l海洋石油开发特点海洋石油开发特点l海上钻完井特点海上钻完井特点第一章第一章 绪绪 论论 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

12、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，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。海洋石油开发简史海洋石油开发简史第一章第一章 绪绪 论论l1887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u标志着海上石油工业的诞生。标志着海上石油工业的诞生。l20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。

13、u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。油公司与专业服务公司的分野。l50年代以后，研制成功移动式钻井平台u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，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。多专业公司协作开展海洋石油的开发工作。l1976年浮动石油平台已超过350台u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l80年代中期，海洋石油产量就

14、已占世界石油产量的三分之一u海洋石油的勘探开发已经成为国际关系的重要环节海洋石油的勘探开发已经成为国际关系的重要环节海洋石油开发简史海洋石油开发简史第一章第一章 绪绪 论论 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。 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。海洋油气资源海洋油气资源第一章第一章 绪绪 论论l根据石油海生理论

15、，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。海洋油气资源海洋油气资源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。第一章第一章 绪绪 论论l深水油气产量在海陆产量比例明显上升预测深水油气产量在海陆产量比例明显上升预测海洋油气资源海洋油气资源l1990年涉足深海油气生产；年涉足深海油气生产；2005年，海洋油气生产深海几乎占海陆总和年，海洋油气生产深海几乎占海陆总和的的50%；其中深海油气生产约占海洋油气生产的；其中深海油气生产约占海洋油气生产的30%以上。以上。

16、第一章第一章 绪绪 论论l2006-2010年深水油气产量占比例年深水油气产量占比例海洋油气资源海洋油气资源l最大首推非欧近海，特别是西非安哥拉和尼日利亚），占40%；l其次是北美近海， （特别是美国墨西哥湾），占25%；l其三是拉丁美洲（特别是巴西近海），占20%；l亚洲占10%；西欧占3%；l澳洲占2%；其他为1%。第一章第一章 绪绪 论论l世界十大深水油藏发现国世界十大深水油藏发现国 Top 10 deepwater discover reserves countries海洋油气资源海洋油气资源第一章第一章 绪绪 论论l2010年世界前七位深水生产油气国的产油当量年世界前七位深水生产油气

17、国的产油当量 (Top 7 deepwater producing countries 2000-2010)第一章第一章 绪绪 论论第一章第一章 绪绪 论论从拥有海洋资源的绝对从拥有海洋资源的绝对数量来看，中国是个陆数量来看，中国是个陆地大国，又是个海洋大地大国，又是个海洋大国。国。u我国海岸线长度为我国海岸线长度为1.81.8万公里，居世界第四位；万公里，居世界第四位；u大陆架面积位居世界大陆架面积位居世界第五，第五，u200200海里专属经济区面海里专属经济区面积为世界第十。积为世界第十。第一章第一章 绪绪 论论我国石油资源：我国石油资源： 我国平均探明率为38.9，海洋仅为12.3，远远

18、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。第一章第一章 绪绪 论论我国海洋石油发展现状中国海上油气总蕴藏量：中国海上油气总蕴藏量： 我国海上油气勘探主要集中于渤海、黄海、东海及南海北部大陆架，预测石油資源量為275.3108t（275.3亿t），天然气资源量为10.61012m3（油当量106亿m3）合计油当量约375亿t，为2007年中国探明油当量储量46.19亿m3的8.5倍。 目前原油的发现率仅为18.5，天然气发現率仅为9.2，极具勘探

19、开发潜力。第一章第一章 绪绪 论论我国海洋石油发展现状l20世纪50年代末，中国的海洋石油工业开始起步；l1967年到1979年，我国海洋石油十年的累计产油量也才63万余吨；l70年代末期，中国海洋石油首先开始对外开放；l2000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。第一章第一章 绪绪 论论1、中国海洋石油总公司、中国海洋石油总公司l中国海洋石油总公司（简称中国海洋石油总公司（简称“中国海油中国海油”、“总公司总公司”或或“集团集团”）是中国最大的海上油气生产商。）是中国最大的海上油气生产商。u公司成立于

20、1982年，注册资本949亿元人民币，总部设在北京，现有员工6.58万人。u中海油形成了上游（油气勘探、开发、生产及销售）、中下游（天然气及发电、化工、炼化、化肥）、专业技术服务（油田服务、海油工程、综合服务）、金融服务以及新能源等产业板块。u2009年，公司全年生产油气4766万吨油当量。u2010年，公司全年生产油气突破5000万吨油当量-海上大庆。第一章第一章 绪绪 论论1、中国海洋石油总公司、中国海洋石油总公司 “八五八五”期间，中海油的总体技术能力已达到国际水平。期间，中海油的总体技术能力已达到国际水平。中海油中海油九五九五期间油气储量增长的目标是：探明原油地质储量期间油气储量增长的

21、目标是：探明原油地质储量4.6亿吨、天然气地质储量亿吨、天然气地质储量3000亿立方米左右，亿立方米左右，2005年原油年产年原油年产量将实现南海海域稳产量将实现南海海域稳产1000万吨、渤海海域达到万吨、渤海海域达到1000万吨、以万吨、以南海西部海域为主的全海域天然气产能折合油当量南海西部海域为主的全海域天然气产能折合油当量1000万吨，万吨，即即三个一千万吨三个一千万吨的奋斗目标。的奋斗目标。第一章第一章 绪绪 论论我国海洋石油发展现状1、中国海洋石油总公司、中国海洋石油总公司 总体技术能力已达到国际水平。总体技术能力已达到国际水平。“七五七五”期间形成的含油期间形成的含油气盆地资源评价

22、和勘探目标评价；海上地震采集、处理、解释，气盆地资源评价和勘探目标评价；海上地震采集、处理、解释，水平井、大斜度井及复杂地层钻井，海上油气田完井及延长测水平井、大斜度井及复杂地层钻井，海上油气田完井及延长测试，数控测井与资料分析处理；油气田数值模拟和油藏评价、试，数控测井与资料分析处理；油气田数值模拟和油藏评价、海上复杂油气田开采；海上油气田工程设计、建造和安装；海海上复杂油气田开采；海上油气田工程设计、建造和安装；海上油气管道铺设；海洋石油环境条件调查及预报等技术。上油气管道铺设；海洋石油环境条件调查及预报等技术。第一章第一章 绪绪 论论19821982年年 中国海油中国海油 成立成立201

23、02010年年 近海年产近海年产 50005000万吨万吨我国进入世界海洋油气生产大国我国进入世界海洋油气生产大国 我国近海我国近海30年来建成投产年来建成投产80多个油气田，多个油气田，2010年产量突破年产量突破5000万吨油当量。国内外总产量突破万吨油当量。国内外总产量突破6000万吨。万吨。 标志我国成为世界海洋油气生产大国；标志我标志我国成为世界海洋油气生产大国；标志我国海上成为国家重要能源接替区和能源供应保障国海上成为国家重要能源接替区和能源供应保障之一；标志我国初步建立比较完整海洋石油工业之一；标志我国初步建立比较完整海洋石油工业体系，成为拉动我国原材料、机电通讯、船舶装体系，成

24、为拉动我国原材料、机电通讯、船舶装备、海洋工程等相关领域向高端发展的新兴产业；备、海洋工程等相关领域向高端发展的新兴产业；标志我国海洋石油对外开放标志我国海洋石油对外开放从国内走向世界从国内走向世界。第一章第一章 绪绪 论论 2010年年 2011年年油气产量（万吨）油气产量（万吨） 6400 持平持平 总资产（亿元）总资产（亿元） 6172 7185 净资产（亿元）净资产（亿元） 3908 4590 销售收入（亿元）销售收入（亿元） 3548 4882 利润总额（亿元利润总额（亿元 977 1123 税费及红利（亿元）税费及红利（亿元） 858 1243资本投资（亿元）资本投资（亿元） 10

25、18 1005其中：上游投资（亿元）其中：上游投资（亿元） 669 722 海洋石油海洋石油3030年发展，实现上游向下游、国内向国外、浅水向深水、传统年发展，实现上游向下游、国内向国外、浅水向深水、传统能源向现代能源体系转变。中国海油进入世界企业能源向现代能源体系转变。中国海油进入世界企业“500500强强”（20112011年：列年：列第第162162位）、世界石油公司位）、世界石油公司“5050大大”（20112011：列上市能源公司第：列上市能源公司第1515位）行列。位）行列。奠定向深海进军的基础。奠定向深海进军的基础。“十二五十二五”发展取得良好开局发展取得良好开局 第一章第一章

26、绪绪 论论油气勘探开发油气勘探开发：在中国海域、东南亚、澳大利亚、阿根廷、北美拥有上游资产。专业技术服务：专业技术服务：对油气田勘探生产全过程提供总包服务，包括勘探、油气田工程、海上工程、基地综合服务。国外市场占三分之一。天然气及发电：天然气及发电：建设运营液化天然气（LNG）接收站、船运、管网、发电、加注（天然气动力汽车）、冷能利用等清洁能源产业。2011年LNG：引进1081万吨，开辟资源1300万吨。管网超过3000公里，燃气发电达165亿千瓦时。炼化销售及化肥：针对公司特色资源高起点、差异化发展炼化、化肥等关联产业和优势产品，在“两洲一湾”和7个化肥基地部署销售市场。2011年原油加工

27、2610万吨，生产成品油679万吨，乙烯98万吨，芳烃161万吨，沥青534万吨，燃料油757万吨，原盐215万吨，纯碱249万吨，甲醇157万吨，生产 化肥：322万吨.加油站320座。新能源：2011年风电装机容量40万千瓦，上网电量5.3亿度，生产生物柴油19万吨，生产锂电池1.74亿只，居世界第5位，成为苹果、戴尔、惠普供应商之一，承担6个电动车动力电池开发生产项目，及煤基清洁发展机制产业。金融服务：经营信托、保险、投资、财务公司，为集团主营业务提供安全、灵活、高效的理财、融资、资产托管及再保险服务。2011年管理信托资产4000亿元，内部融资1935亿元。中国海油已形成中国海油已形成

28、6 6大业务板块大业务板块第一章第一章 绪绪 论论2、中国石油天然气集团公司、中国石油天然气集团公司 中石油投入开发了最大对外合作项目中石油投入开发了最大对外合作项目-中石油大港赵东油田，中石油大港赵东油田，于于2001年年3月开始开发建设，月开始开发建设，2003年年8月月4日投入生产。赵东合日投入生产。赵东合作区发现并探明了作区发现并探明了6000万吨规模的整装高产油田。该油田具有万吨规模的整装高产油田。该油田具有丰度高、埋藏浅、油层物性好、产量高等特点。丰度高、埋藏浅、油层物性好、产量高等特点。2004年实现生年实现生产原油产原油96.5万吨，万吨，2005年头年头3个月原油日产量始终保

29、持在个月原油日产量始终保持在3000吨吨的高线运行，踏上了年产百万吨的道路，表现出高效发展的态的高线运行，踏上了年产百万吨的道路，表现出高效发展的态势。势。第一章第一章 绪绪 论论l中国石油集团海洋工程有限公司（简称中国石油集团海洋工程有限公司（简称:中国石油海洋公司，英文缩写：中国石油海洋公司，英文缩写：CPOE）u公司总部位于北京市新兴高新技术产业园区北京经济技术开发区，环境优美，交通便利。u公司业务涉及海洋石油钻采工艺和海洋工程的研究、设计、海洋油气勘探开发工程综合一体化服务。u公司推进滩海、浅海、中深海石油勘探开发和国内外业务的协调发展。u2008年，中石油海洋石油原油产量突破200万

30、吨。 第一章第一章 绪绪 论论3.中国石油化工股份有限公司上海中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司（以下简称上海海洋油气分公司（以下简称上海海洋油气分公司）海洋油气分公司） l上海海洋油气分公司主要有三大主体上海海洋油气分公司主要有三大主体业务业务u一是代表中国石化参与东海西湖和平湖两个油气田开发项目的管理；u二是在东海、南海、黄海等海域开展自营勘探，建立自营勘探开发基地；u三是承担海外油气资源勘探开发项目的评价研究。l截至截至2009年，上海海洋油气分公司拥年，上海海洋油气分公司拥有份额探明石油地质储量有份额探明石油地质储量916.1万吨、万吨、份额探明天然气地质储量份额探明天然气地质

31、储量316.7亿立方亿立方米。米。第一章第一章 绪绪 论论l海洋及海底形貌海洋及海底形貌 l海洋石油开发概述海洋石油开发概述l海洋石油开发特点海洋石油开发特点l海上钻完井特点海上钻完井特点第一章第一章 绪绪 论论海洋石油开发特点海洋石油开发特点l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。l20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”。l1965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

32、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。第一章第一章 绪绪 论论 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；一、自然环境恶劣；二、平台工作空间有限；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；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

33、难度大及未知领域多；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；五、采用低成本和技术创新的策略带来高风险；六、人员素质要求高；六、人员素质要求高；七、油气田寿命周期短；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；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；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、海上生产设施安全管理和环境保护比陆上要求高。第一章第一章 绪绪 论论一、自然环境恶劣一、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

34、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。被飓风吹倒的平台被飓风吹倒的平台 海上飓风海上飓风 台风云图台风云图第一章第一章 绪绪 论论海况介绍海况介绍 由于海洋自然环境与陆地完全不

35、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：u海冰海冰-推倒平台推倒平台u海浪海浪-构建物疲劳损伤减少构建物的寿命构建物疲劳损伤减少构建物的寿命u潮汐潮汐-钢结构腐蚀严重影响运输钢结构腐蚀严重影响运输u海流海流-海底管线弯曲海底管线弯曲u热带热带-气旋人工岛大面积进水气旋人工岛大面积进水第一章第一章 绪绪 论论l海冰（海冰（sea icesea ice）指直接由海水冻结而成的咸水冰，亦包括进入

36、海洋中的大陆冰川（冰山和冰指直接由海水冻结而成的咸水冰，亦包括进入海洋中的大陆冰川（冰山和冰岛）、河冰及湖冰。岛）、河冰及湖冰。咸水冰是固体冰和卤水（包括一些盐类结晶体）等组成的混合物，其盐度咸水冰是固体冰和卤水（包括一些盐类结晶体）等组成的混合物，其盐度比海水低比海水低2 21010，物理性质（如密度、比热、溶解热，蒸发潜热、热传导性及膨胀性）不同，物理性质（如密度、比热、溶解热，蒸发潜热、热传导性及膨胀性）不同于淡水冰于淡水冰 。l海浪海浪是发生在海洋中的一种波动现象。是发生在海洋中的一种波动现象。我们这里指的海浪是由风产生的波动，其周期为我们这里指的海浪是由风产生的波动，其周期为0.50

37、.5至至2525秒，波长为几十厘米到几百米，一般波高为几厘米到秒，波长为几十厘米到几百米，一般波高为几厘米到2020米，在罕见的情况下米，在罕见的情况下波高可达波高可达3030米以米以上上。l潮汐现象潮汐现象是指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把是指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。是沿海地区的一种自然现象，海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。是沿海地区的一种自然现象，古代称白天的河海涌水为古代称白天的河海涌水为“潮潮”，晚上的称为，晚上的称为

38、“汐汐”，合称为，合称为“潮汐潮汐”。l海流又称洋流，海流又称洋流，是海水因热辐射、蒸发、降水、冷缩等而形成密度不同的水团，再加上风应力、是海水因热辐射、蒸发、降水、冷缩等而形成密度不同的水团，再加上风应力、地转偏向力、引潮力等作用而大规模相对稳定的流动，它是海水的普遍运动形式之一。海洋里地转偏向力、引潮力等作用而大规模相对稳定的流动，它是海水的普遍运动形式之一。海洋里有着许多海流，每条海流终年沿着比较固定的路线流动。它象人体的血液循环一样，把整个世有着许多海流，每条海流终年沿着比较固定的路线流动。它象人体的血液循环一样，把整个世界大洋联系在一起，使整个世界大洋得以保持其各种水文、化学要素的长

39、期相对稳定。界大洋联系在一起，使整个世界大洋得以保持其各种水文、化学要素的长期相对稳定。 l热带气旋是热带洋面上急速旋转的大气涡旋。菲律宾以东洋面是全球热带气旋生成最多的地方，热带气旋是热带洋面上急速旋转的大气涡旋。菲律宾以东洋面是全球热带气旋生成最多的地方，我国是受热带气旋影响最多的国家。常年在我国登陆的热带气旋有我国是受热带气旋影响最多的国家。常年在我国登陆的热带气旋有7979。国际规定：近中心最。国际规定：近中心最大风力小于大风力小于8 8级的称热带低压、级的称热带低压、8989级的称热带风暴、级的称热带风暴、10111011级的称强热带风暴、级的称强热带风暴、1212级以上的级以上的称

40、台风。台风一年四季皆可形成，但称台风。台风一年四季皆可形成，但7 7、8 8、9 9三个月生成最多且对中国影响最大，故称三个月生成最多且对中国影响最大，故称7 7、8 8、9 9三个月为台风季节。三个月为台风季节。第一章第一章 绪绪 论论海况介绍海况介绍l海上波浪对海上平台的影响很大。u1980年年8月，狂风巨浪摧毁了墨西哥湾的月，狂风巨浪摧毁了墨西哥湾的4座钻井平台，座钻井平台，u1989年年11月，美国的月，美国的“海浪峰海浪峰”号钻井船被巨大海浪掀翻。号钻井船被巨大海浪掀翻。u据据1989年的统计，全球的海洋钻井船已经有年的统计，全球的海洋钻井船已经有50多座被海浪吞没。多座被海浪吞没。

41、u直到现在，海浪同样不可抗拒，只能加强预测和防范。直到现在，海浪同样不可抗拒，只能加强预测和防范。l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。第一章第一章 绪绪 论论海冰对海上设施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：u一在风及潮流（由潮汐引起的水的流动一在风及潮流（由潮汐引起的水的流动 ）的作用下，大面积冰层）的作用下，大面积冰层移动对钻采装置产生挤压力；移动对钻采装置产生挤压力；u二流冰期间，大小冰块撞击钻采装置的冲击力二流冰期间，大小冰块撞击钻采装置的冲击力,冰覆盖层对钻采装冰覆盖层对钻

42、采装置的磨损作用；置的磨损作用；u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；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；u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。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。第一章第一章 绪绪 论论海冰对海上设施的影响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，其中最典型的案例： 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

43、况。第一章第一章 绪绪 论论海海2井事故井事故 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。 海面冰情海面冰情 破冰船破冰船 尼罗河冰形尼罗河冰形第一章第一章 绪绪 论论第一章第一章 绪绪 论论第一章第一章 绪绪 论论海浪海浪l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。l从设

44、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。 飓风与大浪飓风与大浪 大浪拍击大浪拍击第一章第一章 绪绪 论论潮汐潮汐 潮汐是由月球以及太阳对地球的相对移动引起的，表现为海水周期性涨落，海水在白天上涨称为潮潮，晚上上涨称为汐汐。在进行海上钻采设计和施工时，都要考虑潮位差和潮流影响。在一个潮汐周期内，相邻高潮位与低潮位间的差值，又称潮幅潮幅。潮差大小受引潮力、地形和其他条件的影响，随时间及地点而不同。在人工岛建设、海上原油运输等作业对于潮汐的影响要充分考虑，避免出现冲灌、搁浅事故的发生。潮汐后的泥滩潮汐后的泥滩 潮汐进入海湾潮汐进入海湾 船只搁浅船只搁浅第一

45、章第一章 绪绪 论论海流海流l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。l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。海轮顺海流运动海轮顺海流运动 海流作用于海冰海流作用于海冰 逆海流收集海上溢油逆海流收集海上溢油第一章第一章 绪绪 论论热带气旋热

46、带气旋/台风台风 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，往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。台风云图台风云图 风暴潮将人工岛护堤打坏风暴潮将人工岛护堤打坏 井场被毁井场被毁第一章第一章 绪绪 论论结构可靠性保障的一般做法结构可靠性保障的一般做法 通过各种海洋环境影响的事故教训，海洋石油工程界，在设计、建造和生产过程中借鉴国际规

47、范做法，采取了以下措施： 一、根据API RP 2A的要求进行结构工作许用应力的校核，从设计开始就考虑到各种潜在的影响结构安全的因素，而且需要考虑平台的安装过程中应力情况； 二、通过第三方发证检验机构，严格执行平台制造质量控制标准； 三、定期对设施进行结构检测，进行寿命评估，以保证设施的正常使用。第一章第一章 绪绪 论论平台结构许用应力的校核工具平台结构许用应力的校核工具 平台结构许用应力校核的基本思想就是采用量化的专用有限元软件系统，模拟各种风、海浪、波流等自然力对结构物的作用，考量设计是否能够满足各种自然条件力的冲击和长时间的作用。第一章第一章 绪绪 论论二、平台工作空间有限二、平台工作空

48、间有限 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23层甲板，每层甲板面积最大不过30m67.5m。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：u生产井口高度集中，井口距离最大生产井口高度集中，井口距离最大2.5m2.5m，最小的达到，最小的达到1.5m1.8m，全部只能为定向井和水平井；全部只能为定向井和水平井；u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，自小而全，除了与陆

49、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，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。险大，有时会

50、因一些很小的事故而带来严重的后果。第一章第一章 绪绪 论论第一章第一章 绪绪 论论第一章第一章 绪绪 论论三、油气田建设装备工具复杂科技含量高l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。l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。逃生缆梯逃生缆梯 工艺区救生设施工艺区救生设施 高级别防爆风冷器高级别防爆风冷器 集成电子控制

51、系统集成电子控制系统第一章第一章 绪绪 论论四、投资大、牵涉面广、管理难度大及未知领域多 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

52、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。第一章第一章 绪绪 论论四、投资大、牵涉面广、管理难度大及未知领域多l由于海洋地域广阔，人类对海洋的认识非常有限，国家对海洋各领域投入的研究也非常有限，因此，对海洋石油开发来说，存在很多未知的领域。对海洋气候（如海浪、海冰与台风、季风）的综合作用，海底的地貌、地质及其变化规律等认识不足给油气田生产带来很大的问题。u例如上海东海平湖油管线在岱山登陆段受海底地貌变化和海流的例如上海东海平湖油管线在岱山登陆段受海底地貌变化和海流的影响出现断裂，对油气田的生产产生巨大损失，也给海洋

53、环境造影响出现断裂，对油气田的生产产生巨大损失，也给海洋环境造成污染。成污染。l由于对海底地质不了解，因此对钻井船和平台的就位和安装也将产生重大的影响。如泥底钻井平台容易移位。第一章第一章 绪绪 论论五、采用低成本和技术创新的策略带来高风险五、采用低成本和技术创新的策略带来高风险l由于海洋石油投资巨大，用最低的成本去开发油气田，获得最大的经济效益，同时，能够将效益低的油气田投入开发是每个海洋石油企业追求的目标。l另外，随着环境更恶劣和深海的油气田发现，需要不断采用以往没有使用过的技术。l各方面的需要促进石油企业进行技术创新，并不断降低成本。这样也给海上油气田的开采带来更大的风险。外输管线外输管

54、线 利用各种空间堆物利用各种空间堆物 探测报警系统盘探测报警系统盘 顶驱顶驱第一章第一章 绪绪 论论六、人员素质要求高六、人员素质要求高 为保证油气田开发达到经济、安全的目的，需要个路人员技术全面且具有风险辨识和控制能力，以免出现重大事故。l在前期研究阶段，在前期研究阶段，地质油藏人员需要比较准确的地质油藏描述，并判断其风险程度；钻完井和工程设计人员要结合地质油藏的需要找出经济可行，安全的工程方案；l在建设阶段，在建设阶段，工程人员要进行严格的项目管理，保证按时、按质完成任务。因此需要各方面人员具有丰富的知识和经验。l在生产阶段，在生产阶段，由于平台空间有限，技术和操作人员的数量受到限制，因此

55、，需要这些人员技术全面。第一章第一章 绪绪 论论七、油气田寿命周期短七、油气田寿命周期短 海洋环境对钢材有严重的腐蚀作用，海水中生存的大量生物和微生物，通过侵蚀或附着作用，会对钢结构平台的使用寿命产生影响。一般情况下，平台的安全寿命在20年左右，因此与陆地油气田不同的是要在平台寿命周期内尽可能多地将油气开采出来，必须在有限开采期内获得最高的采收率。高温管线的腐蚀情况高温管线的腐蚀情况 暴露的法兰腐蚀情况暴露的法兰腐蚀情况 管线管线 外腐蚀情况外腐蚀情况 设备表面结盐现象设备表面结盐现象第一章第一章 绪绪 论论八、对交通运输的要求与陆地完全不同l海上钻井和生产平台远离陆地，即使是近海作业，其距离

56、也在数十海里至数百海里以外。随着海上钻探从近海向深海发展，这个距离还将往远处延伸。人员出海作业，生活必需品，钻采装备、器材、和物资的供应，以及出现紧急情况时的紧急救援，都有赖于海上交通运输。因此，一支海上钻探队伍，需要配备一支能满足各方面需要的船队，包括具有输水、输油、输灰能力和载运钻井器材物资的三用工作船，保障海上安全作业的守护船、消防船，人员往返所需要的直升机和客轮。还有在特殊海域作业的特殊船舶，如冰区的破冰船等。l海上交通运输是海上开发的命脉，没有完备的海上交通就不可能存在有效的海上各项作业。第一章第一章 绪绪 论论九、陆上基地的支持保障及海上应急救援的特殊需要l基地的支持保障，包括陆地

57、管理、生产作业指挥机关及生产与生活保障设施。与陆地最大的不同，是要与海上油气勘探开发规模相适应的港口、码头和船队，以便停靠和拖带钻采装备、储存和运送生产物资，以及为海上作业人员提供往返的交通工具。l还有海上钻采不但距离陆地远，而且危及钻井人员生命和钻井装备安全的因素很多，属于高风险作业，因而海上救助和管理也成了陆地支持保证不可缺少的重要组成部分。海上救援涉及的方面多，从平台的防范，险情出现之前的预报，到险情发生后的及时救援，都是一个不可分割的系统工程。同时还需要得到社会诸多部门的帮助，彼此协同工作，形成整体力量。海上应急救助应当“养兵千日，用兵一时”，需要有健全的系统、完善的结构，并实行专门的

58、管理。第一章第一章 绪绪 论论十、海上平台安全管理和环境保护比陆上要求高 安全管理：海上平台既是生产设施的基础又是人们生活的空间，也是从事一切海上活动的场所，一旦发生事故，没有逃生空间。所以对安全和环保必须有设备和制度的保证。 环境保护：海洋钻井还要特别关注对海洋环境的保护。石油对人类来说，是现代经济的血液，对大海来说，却是污染海洋的毒液，灭绝海上生物的杀手。在海洋钻井中要十分重视石油以及其他钻井液体有可能对海洋环境造成的威胁，以高度的责任感防范和避免钻探作业给海洋环境造成的污染。第一章第一章 绪绪 论论 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

59、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；一、自然环境恶劣；二、平台工作空间有限；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；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；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；五、采用低成本和技术创新的策略带来高风险；六、人员素质要求高；六、人员素质要求高；七、油气田寿命周期短；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；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

60、应急救助的特殊需求；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、海上生产设施安全管理和环境保护比陆上要求高。第一章第一章 绪绪 论论海上油气生产作业应注意的6方面事项 根据以上10点海洋石油开发的特点，再强调6点注意事项：一、建立一套完善的海上气象预报系统，一个准确及时的天气预报系统能够一、建立一套完善的海上气象预报系统，一个准确及时的天气预报系统能够极大的提高海上作业计划的落实率；极大的提高海上作业计划的落实率；二、积极推行项目管理，所有的作业应当以项目思想来规划，从时间、人力、二、积极推行项目管理，所有的作业应当以项目思想来规划，从时