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人类在开发与利用海洋活动中，形成了海洋产业，发展了种类繁多的“海洋工程结构物”，它们主要是用于资源勘探、采油作业、海上施工、海上运输、海上潜水作业、生活服务、海上抢险救助、海洋调查等。如美国夏威夷发电厂、日本关西海上浮动式飞机场、巴西亚马逊河口纸浆厂、印尼海上天燃气液化厂等海上浮动结构以及用于海洋油气资源的勘探、开发与综合利用的型式各异的海洋油气工程装置。它们往往可分成固定式和移动式两大类。“海洋工程结构物”中要数海洋油气工程装置最为活跃，它在海洋产业中居首位，占全球海洋产业的25％。
(1)海洋油气是国家重要能源
众所周知，石油、天然气、煤炭、核电是国家的四大重要能源。美国2002年10．5万亿美元GDP(国内生产总值)都是建立在能源基础上的，93％的能源来自石油、天然气、煤炭和核电，其中石油能源占总能源的40％，天然气占22％（《国际石油经济》2003年7月)。
随着陆上资源的枯竭、能源消耗与日俱增，进入20世纪后半期，“能源发展”成为世界人民关注的焦点。据英国石油公司(BP)《2002年世界能源统计年评》统计报告表明，2002年世界能源消费从2001年的91．65亿油当量增加到94．05亿油当量，增长了2．6％，超过才世界过去十年的年均增长率1．4％。我国2002年一次能源消费猛增了19．7％，已成为仅次于美国的世界第二大能源消费国(根据《国际石油经济》2003年7月)。
近20年我国GDP平均增长速度达到9．66％，未来也将保持在7％左右。GDP增长7％，能源增长为4％。但目前我国能源增长还不足2％，能源的缺口将成为制约我国经济增长的瓶颈问题。目前，我国能源长期依赖煤炭，高达72％。专家研究表明，到2020年，实现经济翻两番，需发电容量8亿～9亿kW左右。如全部用煤，须增加12亿吨以上的电力用煤，由此将给资源、采掘、运输及环境带来难以承受的压力(中国能源网2004一08—19)。另外，由于人们对核电站的安全性担心，石油、天然气将是改善我国能源结构的主要选择。所以，石油和天然气的生产对促进国民经济具有十分重要的战略意义。
据《BP世界能源统计》资料，在20世纪90年代全世界新发现76个巨型油气田中(可采储量超过5亿桶油当量，约6 820万吨。其中17个为可采储量大于10亿桶油当量的超巨型油气田，约1．36亿吨)，陆上占36％，海上占64％。而海上小于500m的浅水区占44％，大于500m的深水区占20％。深海地区储量约占海洋油气总储量的12％。
我国在近海海域发现了一系列富含油气的盆地，主要分布在渤海，黄海、东海、珠江口、北部湾和莺歌海等区域。我国国土资源部宣布：我国管辖南海海域又圈定的38个沉积盆地，海上油气资源可达400亿吨以上的油当量(2004年2月26日《人民日报》)。据《中国产经新闻》2004年3月2日报道：中国南海石油储量在230～300亿吨油当量，占中国总资源的三分之一，有“第二个中东海湾”之称。所以，我国是世界上海底油气资源非常丰富的国家之一。但由于我国缺少必要的海洋油气能源的钻探、开发及生产装备，目前我国海上油气勘探、开发、生产主要在大陆架，水深不超过300m，海上原油发现率仅为18．5％，天然气发现率仅为9．2％。至今对南海的物探和开发仍处在空白状态。所以，开发海洋油气，特别深海油气是不仅成为我国石油工业的主要增长点，而且是国家重要能源。
(2)海洋油气开发的旺盛投资，为海洋油气工程装置的发展提供了巨大机遇
世界海洋油气开发投资旺盛，前景十分看好。据挪威Norland Consultans As的保守预测，2002年～2007年世界海洋油气开发年均投资总量在1 000亿美元以上，2004年投资总量已达到了1 250亿美元。其中，投资量变化最大地区是西非和前苏联地区，这些地区将成为石油供应新的增长点，可以减少世界各国对不稳定中东石油的依赖。北美、墨西哥湾继续维持高产，安哥拉和尼日利亚海岸的深水钻井取得了巨大成功，某些油田的储量超过了1．3亿吨。此外，更令人瞩目的是亚洲天然气需求日益增长，导致亚太地区的海洋油气开发前景十分看好。
(3)海洋油气工程装置是造船业利润的新增长点
在世界海洋产业中，海洋油气工程装置油气生产给人们带来了巨额财富，在荒漠或海滩下造就了一批“石油富国”。当今世界海洋油气工程装置的投资占整个海洋工程装备投资的70％以上。
人们从海底开发油气资源的过程主要是物探(是用地球物理勘探船，采用地震勘探法了解海底地质构造，以寻找储油构造，为钻探提供依据)、钻探(广泛采用自升式平台或半潜式平台，利用勘探资料，对可能有油气的地质进行钻井、取芯，以决定是否钻评价井、数量和井位)、开发(主要是计算油藏储量，制定开发方案，其中包括资源、工程与经济评价，然后确定采用固定式平台或浮式生产系统进行生产、储存、运输)。上述的每个过程，都需要有海洋工程装备得以保证。
如今，海洋油气工程装备产业是直接关系到海洋油气资源开发、影响国家能源稳定和经济安全的战略产业。海洋油气工程装备已是造船业利润的新增长点，并成为主要海洋国家相争的目标。世界上主要海洋国家，诸如美国、英国、法国、日本、韩国、加拿大、澳大利亚等国，相继制定了“国家海洋发展战略”，提出了“海洋是能源之源、立国之本”、“保证海洋的可持续发展”等政策。韩国现代重工企业在《10年计划纲要》中提出：2010年海洋工程装置业务销售收入达到35亿美元，提高在总销售收入中的比例为20％；韩国三星重工企业在《中期发展规划中提出》：2005年2月前，扩大海洋工程装备的建造能力，使其海洋工程装备的年销售收入由目前的5～6亿美元增长到2005年的10亿美元。随着我国能源消费增长、国家能源战略的调整、保护和开发海洋油气资源，为海洋油气工程装备产业发展带来了广阔的发展空间。为了适应我国这一形势的需要及参与国际竞争，我国制定了《全国海洋经济发展规划纲要》海洋工程装备开发的战略目标。
国外海洋石油工程装置
从1887年H．L．威廉斯在加利福尼亚州海边完成了第一口井，拉开世界近海石油工业的序幕起，至今已经历了整整一个世纪，已研制了多种多样的海洋石油工程装置以及特种工程船舶(地球物理勘探船、供应船、拖船、起重船、打捞救助船、特种工程船、海底电缆布设船、铺管船及深潜器母船等)。
国外海洋石油工程装置大致是由10～25m水深的驳船式、坐底式钻井平台，发展到自升式、顺应式桩塔(CPT)、张力腿平台(TLP)、半潜式平台(SemlSubmersmle Platform简称Semi—FPS)、浮式生产储油装置(Folating Production Storage and Offloading简称FPSC))、张力腿平台、竖筒式平台(SPAR)、水下井口和柔性立管生产系统(SPS)等的过程，水深已达2 500m以上。其中，半潜式平台、张力腿平台和SPAR平台，由于抗风浪能力强，甲板面和装载量较大，特别是离岸越远、水深越大，越显示其优越性。至2004年底，国外已建成约25座世界上最先进的第五代半潜式钻井平台，钻井的最大水深已超过3 000m。张力腿平台、SPAR平台在国外已广泛应用于深海油气田开发。各种产品已逐渐形成系列，如半潜式平台的“BINGO"系列、“GVA”系列等，张力腿平台的“Seastar”系列、自升式平台的“JU2000”系列(美国Friede&G0ldman公司)和“CJ50”系列(荷兰GUSTOMSC公司)等。
值得指出的是：海洋石油工程装置中FPSO是十分引人注目的，尽管它的开发历史较短，数量也较少，但这种外型类似油船的海洋工程装置在甲板上密布了各种生产设备和管路，并与井口平台的管、线连接，并设有特殊的系泊系统、火炬塔等复杂设备，整船技术复杂，价格远远高出同吨位油船。它具有强的抗风浪能力、投资也低、见效快、可以转移重复使用等优点外，它的储油能力大，并可以将采集的油气进行油水气分离，处理含油污水、发电、供热、原油产品的储存和外输，被誉为“海上加工厂”，已成为当今海上石油开发的主流方式。
1903年，美国在加利福尼亚州圣巴巴拉(Santa Barbara County)的萨默兰特(Summerland)，开发了世界上第一个海上油田。
1 922年委内瑞拉内陆湖泊～马拉开波(Maracaibo)湖中发现了石油，钻机就竖在木质平台上，这是世界上首先采用固定平台开采海底石油。
1949年墨西哥海湾“环球40号”第一座坐底式平台，工作水深为3～30m，1963年美国建成“环球54号”坐底式平台，工作水深达53m。
1953年，“台隆”号自升式平台建成以后，许多海洋国家开始设计、建造各种移动式自升式平台。
1967年，日本海洋钻井公司研制成采用转动销式升降装置、并能座于软地基的“富士”号自升式平台。
1973年日本三菱公司还为印度承建了一座自航的自升式平台。
20世纪80年代，中型自升式平台的升降桩腿，已采用三角形、四方形截面的混凝土结构制成，能用于水深超过60 m，并可减少波浪、潮流等外载荷的作用。
继自升式平台之后又出现了半潜式钻井平台。1962年，美国建成“兰水一号”半潜式钻井平台。1979年2月24日，日本海洋钻井公司在日本新泄省三岛群寺泊町水深127．5 m的海上油气田，也采用了半潜式钻井平台“白龙五号”。
总之，经过人们的研究和开发，全世界海湾与海洋中使用的平台有万座以上。值得注意的是，海洋石油工程装置由于1960年墨西哥湾的飓风毁坏平台，导致了平台设计准则的改革。但1964年百年一遇的风暴又袭击了墨西哥海湾的1 3座平台；次年，百年一遇的贝特西(Betsy)飓风再度袭来，毁坏3座平台并损伤许多其他的平台，设计者放弃了25年和50年重现周期的参数，而开始采用100年重现期进行设计，焊接的管节点更加严格。
另外，1977年壳牌石油公司利用1艘59000吨载重量旧油船改装成FPSO，用于地中海卡斯特利翁油田的开发，自此世界上第一艘FPSO问世。这种以“船”为基式，对开采的石油进行油、水、气分离，处理含油污水、发电、供热、原油产品的储存和外输，集人员居住和生产指挥系统为一体的大型海上=石油生产基地异军突起。它相对平台而言，具有极强的抗风浪能力，能长期系泊在海上，储／卸油能力大，可转移地点重复使用，初投资小。随着海洋油气开采向深海与海况恶劣的海域拓展，特别是海洋边际油田开发热潮的兴起，FPSO备受世界石油公司青睐。20世纪80年代FPSO有了进一步发展，并开始用新建的FPSO投入海上油气田开发。近10多年来，在种类繁多、竞相发展的海洋石油工程装置中，FPSO与半潜式平台、竖简式生产平台(SPAR)被誉为当今海洋石油开发中非常重要、也是最有应用前景的三大设施，成为海上油田开发的主流方式。其中FPSO更是海洋石油开发装备中最耀眼的“明星”，并广泛用于英国北海、东南亚、南中国海、两非、巴丙、澳大利亚、中东等海域。据《Offshore》统计，截止2003年8月全世界投入运行和在建的FPSO为119艘。从现有的119艘FPSO分析：旧油船改装65艘，占总数54．6％；新建53艘，占44．5％；l艘不详。从现有119艘FPSO的DWT来看，5万吨以下有12艘；5～10万吨有21艘；10～15万吨有38艘；1 5～20万吨有ll艘；20～25万吨有3艘；25万吨以上有24艘；另有10艘吨位不详。其中20万吨以上超大型FPSO占22．7％。据不完全统计(截止2003年9月底)，近年来世界船厂共接获FPSO订单l1艘，20万吨以上的就有4艘，占45％。近年来FPSO进一步向LPGFPS0、LNGFPS0、FSRU、FPDSO等形式发展。
我国海洋石油工程装置
自上世纪70年代后期开始，我国海洋油气工程装备研制取得了不少成果。改革开放20余年来，我国综合国力大大增强，开发并利用了许多形式及各种用途的海洋工程装备，为我国能源建设起了重要的作用。其中，我国海洋石油工程装置的历史，在世界上还算是很年轻的。近海石油勘探还只是从50年代末期才开始的。物探普查发现我国近海海域的一系列沉积盆地，总面积达近百万平方公里，具有丰富的油气资源。主要集中于渤海、南黄海、东海、珠江口、莺歌海、北部湾六个大型含油、气的地质盆地。预测石油资源量为275．3亿吨，天然气资源量为10．6万亿m3。另据我国国土资源部宣布：我国管辖南海海域又圈定的38个沉积盆地，海上油气资源可达400亿吨以上的油当量(2004年2月26日《人民日报》)。据《中国产经新闻》2004年3月2日报道：中国南海石油储量在230～300亿吨油当量，占我国总资源的三分之一，有“第二个中东海湾”之称。所以，我国是世界上海底油气资源非常丰富的国家之一。目前，我国海上油气勘探、开发、生产主要在大陆架，水深不超过300m，海上原油发现率仅为18．5％，天然气发现率仅为9．2％。我国大量的海上油气资源，极具勘探开发潜力。值得指出的是：我国仍然缺少必要的深海钻探及开发装备，至今对南中国海油气资源的物探和开发处于空白状态。我国南海周边地区的国家，如菲律宾、马来西亚、泰国、印度尼西亚、越南与文莱等，早在我国南中国海开采海上油气田，每年取走4 000万吨海上石油(我国目前海上油气年产量为2 400万吨，到2008年才达到4 000万吨海上石油)，380亿m3的天然气(相当于西气东输的两倍)。
中国海洋石油有限公司是我国最有国际竞争力的海上石油公司，她已拥有65座固定平台、9座自升式平台、3座半潜式平台、14座FPSO。可以看到，我国海洋石油工程装置的研制走过了从无到有、从小到大、从近海到远海，从海况良好到海况恶劣的过程，在世界这一领域还是占有一席之地，特别是我国FPSO的数量与研制技术走在世界前列，但其他海洋石油工程装置还是落后于世界先进水平20多年。主要业绩是：
1972年，由渤海石油公司设计建造了我国第一座坐底式“海五”平台，工作水深为14～16m。同年，由七O八所为中国海洋石油总公司设计、大连造船厂建造了我国第一座自升式钻井平台“渤海一号”。
1974年，由七O八所设计、沪东造船厂建造地质矿产部的“勘探一号”双体浮式钻井船。
1984年，七O八所为地质矿产部研究设计、由上海造船厂建造了我国第一座半潜式钻井平台“勘探三号”。
1988年七O八所为胜利油田研究设计、由中华造船厂与烟台船厂联合建造了“胜利三号”坐底式钻井平台。
20世纪80年代，七O八所为中国海洋石油总公司渤海埕北油田A区工程进行了生产模块及生活模块的研制。
1988～1992年，七O八所先后参与南中国海HZ21 1油田，W—11—4油田及渤海湾JZ20—2油田生活模块的研制。
1993～1996年建造了辽河油田“辽海一号”坐底式采油平台。
1995～1996年改装了辽河油田“辽海二号”自升式修井作业平台。
1998年，七O八所为大港油田研究设计、由大连造船新厂建造了“港海一号”超浅吃水、自升式钻井平台。
2001～2002年为大港赵东油田设计了钻井模块。
2003年为东海石油公司设计了东海春晓油气田群三个生活模块。
近年来还研制了加拿大的半潜式转载平台。
我国FPSO的业绩更为世人所嘱目。1986年中国海洋石油公司使用一艘由17万DWT的10年船龄的油船由法国道达尔公司设计、新加坡三巴旺船坞公司改装成FPSO(“南海希望”号)在中国北部湾围洲103油田作业，从而开始了FPSO在我国沿海油气开发的应用。20世纪的90年代，又有“南海发现”号、“南海开拓”号、“南海胜利”号和“南海盛开”号4艘FPSO在南海的惠州油田、西江油田、流花油田和陆丰油田作业。
我国不仅有旧船改装FPSO，而且根据ODP报告，比国外早4～5年研制了新的FPSO。20世纪80年代，七O八所为Jc0Dc经营的渤中28—1油田设计“渤海友谊”号FPSO(沪东造船厂建造)在1989年4月正式投产作业，是我国FPS0研制“零”的突破。此后经历了从小吨位到大吨位(1 5万吨级)、多种单点系泊系统(软钢臂式，转塔式)、由横向输油转向纵向输油、水深从24m～11 7m、海况从良好(渤海湾)到海况恶劣(南海强台风海区)的发展历程。至今已有“渤海长青”号、“渤海明珠”号、“渤海世纪”号、“海洋石油112”号、“海洋石油11 3”号、“南海奋进”号、“海洋石油11 1”号在我国渤海和南海的油田作业。其中“南海奋进”号和“海洋石油111”号是15万吨级、内转塔式、不解脱、在强台风海域服务的FPSO。近20多年来，我国已有14个海上油田采用了FPSO，其数量排名世界第二，而且已成为世界上拥有新建FPs0数量最多的国家，至今它支持着我国海上石油70％的产能。海上油田的经济收益分摊到FPSO已高达4 000多亿元。为我国的经济快速增长，起到了十分重要作用。FPSO已成为国家的能源产业链中极其重要的产品结构。
2004年8月，七O八所又赢得了美国康菲(Conocophfllips)石油公司信赖，取得中国海洋石油有限公司与美国康菲石油公司合作开发蓬莱19—3油田的30万吨级浅水超大型FPSO的前期工程设计。在2005年，我国外高桥造船有限公司又在国际市场一举中标，获得该项目的建造合同，这是我国FPSO设计冲出国门、走向国际市场的重要标志。2004年七O八所又参与中国海洋石油有限公司南海2艘12万吨级大型FPSO招标设计。今天，这三艘FPSO分别在外高桥造船有限公司、大连新船重工、青岛北海重工建造。
我国在研制海洋石油工程装置的同时，深入研究海洋石油工程装置技术的热点，不断进取。20世纪80年代，在原中国船舶工业总公司及中国船舶工业海洋平台工程公司的组织下，进行了导管架平台课题的开发，对导管架静力分析、动力分析、桩基分析等进行了大量的研究工作，编制了相关的软件、研究多种典型的导管架方案，为我国导管架平台的研制奠定了设计基础。
在国家科技部、国防科工委的支持下，进行了多个FPSO科技攻关项目的研究，积累了非常宝贵的经验，设计理念与技术不断创新。为外国公司(SBM、KVAERNER、BP公司)开发西非与墨西哥湾海上油田，进行超大型FPSO的技术咨询。
2 1世纪初，已在进行半潜式钻井平台的研究。并继续着手进行深海超大型FPSO、深海半潜式平台、SPAR国家科技攻关项目的开发。 |
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发表于 2007-12-13 13:40
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