ISO 19901-82023 包括低碳能源在内的石油和天然气工业海上结构第8部分海洋土壤调查标准立项发展报告

石油和天然气工业海上结构第8部分:海洋土壤调查标准立项发展报告标准编号:ISO19901-8:2023英文标题:StandardizationDevelopmentReport:Oilandgasindustriesincludinglowercarbonenergy—Offshorestructures—Part8:Marinesoilinvestigations摘要关键词:海洋土壤调查；海上结构；低碳能源；ISO19901-8；岩土工程；原位测试；标准化Keywords:Marinesoilinvestigations;Offshorestructures;Lowercarbonenergy;ISO19901-8;Geotechnicalengineering;In-situtesting;Standardization一、引言随着全球能源需求的持续增长和能源结构转型的深入推进，海上油气开发不断向深水、超深水及恶劣环境海域拓展，同时海上风电、海洋能利用、碳捕集与封存（CCS）等低碳能源技术也呈现快速发展态势。在此背景下，海上结构物的设计建造对海洋土体工程性质的认识提出了更高要求，海洋土壤调查作为获取场地工程地质参数的核心手段，其技术规范性和成果可靠性直接关系到工程安全与投资效益。ISO19901-8是国际标准化组织框架下专门针对海上结构物海洋土壤调查活动的专项技术标准，隶属于ISO/TC67（石油、石化和天然气工业技术委员会）SC7（海上结构分技术委员会）归口管理的ISO19900系列标准体系。该标准为海洋土壤调查的策划、执行、质量控制和成果报告提供了统一的技术准则，在全球范围内被广泛采用，是海上岩土工程勘察领域的权威性指导文件。2023年9月18日，ISO正式发布了ISO19901-8:2023版本，替代了此前的ISO19901-8:2014版本。本次修订充分吸纳了近年来海洋岩土工程领域的技术进步与工程实践经验，特别是在低碳能源应用场景拓展、原位测试技术创新、土壤参数解读方法改进等方面进行了系统性更新。本报告旨在对该标准的立项背景、技术内容、修订要点及行业影响进行深入分析，为相关技术人员的标准应用提供参考。二、标准立项背景与修订历程2.1行业需求驱动海洋土壤调查标准化的需求根植于海上油气工业数十年的工程实践。由于海洋环境复杂多变，不同海域的土质条件差异显著，加之海上施工的高成本与高风险特性，迫切需要一套统一的技术规范来指导土壤调查活动，以确保获取的岩土参数具有可比性和可靠性。早期的海洋土壤调查实践主要依赖各国船级社规范和各石油公司的企业标准，这些标准在技术要求、方法体系和质量控制等方面存在较大差异，给跨国合作和国际招标带来了一定的技术壁垒。2.2历史沿革ISO19901-8的编制工作始于21世纪初。在ISO19900系列标准框架逐步完善的进程中，SC7分技术委员会识别到需要制定一部专门针对海洋土壤调查的国际标准，以补充和细化ISO19901-1（海上结构通用要求）和ISO19901-4（海上结构地基基础设计）中涉及场地勘察的相关条款。2014年，ISO首次发布了ISO19901-8:2014版本，该版本以"石油和天然气工业海上结构第8部分：海洋土壤调查"为标题，确立了海洋土壤调查的基本框架和技术要求，为全球海洋岩土工程勘察提供了统一的技术语言和操作指南。标准发布后，被多个国家的石油天然气行业标准体系采纳或引用，成为行业通行技术文件。2.3现行版本修订背景自2014版发布以来，海洋工程领域发生了深刻的技术变革。一方面，海上油气开发向更深水域和更恶劣环境推进，对土壤调查的技术能力和精度要求持续提高；另一方面，全球能源转型加速推进，海上风电装机规模快速增长，碳捕集与封存和海上氢能等新兴业态开始兴起，这些新型海上结构物的基础形式与荷载特征与传统的油气平台存在显著差异，对海洋土壤调查提出了新的技术需求。与此同时，海洋岩土工程技术本身也在不断进步：海底原位测试设备的能力显著增强、土工离心机试验技术日趋成熟、数字化的数据采集与共享技术广泛应用、可靠度设计方法逐步推广——这些技术进步需要在标准层面得到及时反映。此外，ISO/TC67SC7同期修订了ISO19900系列的多项标准（如ISO19900:2019、ISO19901-1:2015等），需要保持该系列标准之间的技术协调与术语统一。在此背景之下，SC7于2019年前后启动了ISO19901-8的修订工作，经过多轮工作组会议、委员会审查和国际标准草案（DIS）投票，最终于2023年9月正式发布ISO19901-8:2023。该版本将标题调整为"包括低碳能源在内的石油和天然气工业海上结构第8部分：海洋土壤调查"，明确将低碳能源设施纳入适用范围，体现了标准制定的时代性和前瞻性。三、标准技术内容概述ISO19901-8:2023在结构框架上延续了2014版的主体逻辑，但各章节内容均进行了不同程度的修订和扩充。该标准涵盖海洋土壤调查全生命周期的技术活动，其核心内容包括以下几个方面。3.1调查策略与规划标准强调了基于设计需求驱动的调查策略制定原则。要求调查方案设计应以结构基础设计所需的岩土参数为目标导向，充分考虑结构类型、基础形式、荷载条件以及场地地质条件的复杂性。在这一部分中，标准详细规定了初步调查与详细调查的分级要求、调查点位布置原则、调查深度确定方法以及调查范围覆盖策略。值得注意的是，新版标准加强了对于地质风险识别和不确定度控制的要求，强调调查策略应体现风险管理理念。3.2现场调查方法现场调查是海洋土壤调查的核心环节。标准系统规定了钻孔取样、原位测试和地球物理调查三类主要技术手段的适用条件、操作程序和质量控制要求。其中，原位测试部分涵盖标准贯入试验（SPT）、锥尖贯入试验（CPT）、孔压静力触探（CPTU）、旁压试验（PMT）、波速测试等多种方法，对每种测试方法的设备规格、操作步骤和数据记录要求进行了明确。新版标准特别补充了深水环境下的调查技术要求和复杂地层条件下的应对策略。3.3室内试验要求室内土工试验是获取定量设计参数的重要环节。标准对土样运输与储存条件、试验项目选择、试验方法标准引用和成果整理要求进行了系统规定。覆盖的试验类型包括物理性质试验、力学性质试验（固结试验、三轴剪切试验、直剪试验等）以及特殊性质试验（如循环三轴试验、共振柱试验等）。针对海上风电基础承受大量循环荷载的特点，新版标准加强了对动力试验和循环荷载试验的技术指引。3.4成果报告编制标准对海洋土壤调查成果报告的编制内容和技术深度提出了明确要求。报告应包括区域地质背景、调查方法说明、土性分层描述、岩土参数推荐值及不确定度分析等核心内容。同时，强调了原始数据可追溯性和电子数据交付的要求，以适应数字化工程管理的行业趋势。四、标准主要技术变化分析相较于ISO19901-8:2014，2023版本在以下关键方面进行了重大技术调整。4.1适用范围扩展至低碳能源领域本次修订最显著的变化是将"包括低碳能源"（includinglowercarbonenergy）明确纳入标题和适用范围。这一修改反映了ISO/TC67SC7对全球能源格局变化的积极响应。在技术内容上，标准增加了海上风电单桩、导管架等典型基础形式对土壤调查的特殊需求说明，并考虑了碳捕集与封存场地评价中涉及的地质稳定性评估需求。这一变化使该标准成为连接传统油气开发与新兴低碳能源基础设施建设的重要桥梁。4.2强化了岩土参数不确定度评估要求新版标准在岩土参数解读方面引入了更加系统的不确定度评估框架，要求对每项设计参数提供特征值的同时，给出其变异系数、置信区间和统计依据。这一变化与ISO2394（结构可靠性总原则）和ISO19900:2019中引入的可靠度设计理念相衔接，为基于可靠度的极限状态设计方法提供了数据支撑。4.3更新原位测试技术内容标准对CPT等原位测试技术进行了大幅扩充，增加了关于深海CPT设备能力、连续贯入与间歇贯入策略优化、孔压消散试验时长的判定准则等技术细节。同时，对于潜在地层（如含天然气水合物地层、硬土层等）的调查应对策略也提供了更为具体的技术方案。4.4提高数字化和数据管理要求新版标准新增强调了数据采集的数字化要求、数据质量保证（QA）/质量控制（QC）流程、元数据标准化以及电子成果交付的格式要求。这些条款顺应了行业数字化转型的发展方向，为后续的岩土大数据分析、机器学习辅助地层识别等前沿应用奠定了数据基础。4.5完善了与ISO19900系列标准的衔接标准对与ISO19901-4（地基基础设计）、ISO19901-7（浮式结构定位锚系）以及ISO19905系列（移动式海上装置）等标准的接口关系进行了系统梳理和明确，避免因标准间技术条款不一致导致的适用性歧义。五、标准制定的组织支撑5.1ISO/TC67SC7组织架构ISO19901-8:2023由国际标准化组织石油、石化和天然气工业技术委员会（ISO/TC67）下属的海上结构分技术委员会（SC7）负责制定和维护。ISO/TC67成立于1947年，是ISO下设的最为重要的工业领域技术委员会之一，其秘书处由美国ANSI承担，重点关注石油和天然气工业全产业链的设备、材料和海上结构标准化工作。SC7分技术委员会专门负责海上结构相关标准的制修订，涵盖钢结构、混凝土结构、定位锚系、地基基础设计、环境荷载等多个技术方向。SC7汇集了来自全球各主要油气生产国、船级社、工程设计公司、科研机构和咨询机构的资深专家，其工作成果在全球范围内具有广泛影响力和权威性。5.2主要参与单位——挪威船级社（DNV）在ISO19901-8:2023的修订过程中，多家国际权威机构积极参与并提供技术支持，其中挪威船级社（DNV）的贡献具有典型代表性。DNV总部位于挪威奥斯陆，是全球领先的船级社和权威的认证、风险管理与质量保证机构，在海洋工程领域拥有超过150年的技术积淀。DNV设有专门的海洋岩土工程部门，长期从事海上基础设计规范的研究与编制工作，其发布的相关推荐实践和规范在全球海洋工程行业中被广泛采用。在此次标准修订中，DNV承担了多项关键工作。首先，DNV依托其在北海、墨西哥湾、巴西海域、西非海域等全球主要油气产区的丰富工程经验，为标准的现场调查操作条款提供了大量一手工程数据和最佳实践案例，特别是在深水调查技术规范方面作出了实质性贡献。其次，DNV在岩土参数统计分析和不确定度评估领域具有深厚研究积累，其专家团队主导了标准中关于参数解读和特征值确定方法相关条款的技术论证。此外，DNV还协调了欧洲多家海洋岩土工程研究机构参与标准的试验验证工作，为标准中修订的室内试验技术条款提供了系统的对比试验数据支持。在中国市场，DNV长期与中海油、中石油等国内大型能源企业保持密切技术合作，其参与国际标准制定工作也为国内相关标准体系与国际接轨提供了重要桥梁。除DNV外，来自英国地质调查局（BGS）、法国Ifremer海洋开发研究院、美国德克萨斯大学奥斯汀分校等学术机构的专家学者以及壳牌、道达尔能源、埃克森美孚等国际石油公司的技术代表也深度参与了本标准修订的起草和评审工作。这种由政府间组织、工业界、学术界和第三方技术机构共同参与的工作模式，有效保障了标准的技术公正性和行业适配性。六、标准应用前景与展望6.1在传统油气领域的持续应用6.2在低碳能源领域的新兴应用随着全球能源转型加速，海上风电已成为可再生能源发展的重点方向。目前，欧洲北海、中国近海、美国东海岸等地区正在建设大规模海上风电场。海上风电基础（特别是大直径单桩和浮式基础形式）对海洋土壤调查的精度要求较高，对循环荷载特性参数的需求较为迫切。ISO19901-8:2023对这类新型应用场景的关注和技术供给，将有效促进该标准在海上风电领域的快速推广。此外，碳捕集与封存作为实现碳中和目标的重要技术路径，其海上封存场地的地质评价也需要系统开展海底浅层土壤和地层调查。ISO19901-8:2023的相关技术条款可直接服务于CO₂封存场地的选址和风险评估工作。海洋氢能生产平台、海洋热能转换装置等新型低碳能源设施也将不同程度地从中受益。6.3与国际标准的协同演进ISO19901-8:2023的发布是全球海洋工程标准体系持续演进的一个重要节点。展望未来，该标准将与ISO19900系列其他标准的制修订保持同步协调，在以下方向持续深化：一是进一步加强对自动化、智能化调查设备的技术适配，如自主式水下机器人（AUV）搭载的土性快速探测系统；二是深化基于大数据和人工智能的岩土参数智能评估方法的标准支撑；三是探索将碳封存场地长期稳定性监测要求纳入调查技术框架的可行性；四是强化与ISO2394等可靠度基础标准的技术衔接。6.4对我国的启示对于我国而言，ISO19901-8:2023的发布对我国海洋工程标准化工作具有重要借鉴意义。我国是海洋油气开发和海上风电建设的全球重要参与者，海洋岩土工程勘察技术能力已取得长足进步，但在国际标准制定中的话语权和主导力仍有提升空间。建议国内相关标准化技术机构、科研院所和企业密切跟踪ISO19901-8:2023的技术动态，积极推进该标准向国内标准的转化采用，同时在国际标准复审和修订过程中更加主动地发出中国声音、贡献中国经验。七、结论ISO19901-8:2023《包括低碳能源在内的石油和天然气工业海上结构第8部分：海洋土壤调查》是国际海洋工程标准化领域的一项重要成果。该标准在继承2014版主体框架的基础上，紧密跟踪行业技术发展和能源转型趋势，将低碳能源设施纳入适用范围，系统更新了现场调查技术方法，强化了岩土参数不确定度评估和数字化数据管理要求，进一步完善了与ISO19900系列标准的协同衔接。参考文献[1]ISO19901-8:2023,Oilandgasindustriesincludinglowercarbonenergy—Offshorestructures—Part8:Marinesoilinvestigations,InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO19901-8:2014,Petroleumandnaturalgasindustries—Specificrequirementsforoffshorestructures—P