齐仁理--东北石油大学博士

    2011中国海洋油气钻采与工程装备高峰论坛报道

    齐仁理——东北石油大学博士

    【齐仁理】： 今天我做的报告题目是“国外海洋油气勘探开发技术与装备综述。

    我会从11个方面做一下论述。

    目前海洋油气勘探聚焦了全世界的目光，主要大国处于经济和政治利益的考虑，加大对海洋尤其的投入。

    世界上第一口海上油井是1887年，但真正的海洋发展是始于上世纪三四十年代，海上石油钻井已经颁布了世界的每一个角落。

    海洋上的油气资源非常丰富，据我们调研的数据显示，海洋石油资源占据石油资源总量的34%。在这么多的海洋资源中，主要分布在大陆架上，但是在深水、超深水的海域也受到关注。这是一些学者对深水的定义，因为深水和超深水主要是按照技术装备能实现的程度定义的，被普遍接受按照500米为界进行分的。目前深水和超深水可采的常规资源，主要是位于巴西、安哥拉、尼日利亚和美国。目前海上探井的水深也在不断增加。目前全世界的海洋油气开采有这样一个格局，三弯和两海和两湖。目前全球海洋油气开发的分布，目前处于开发阶段的海上油田的发布，具体内容大家可以看一下。

    目前深水跟浅海还有一些不同，目前深水在非洲和北美的产量是最高的，而且还有进一步增长的趋势。从国内和国外看到一些资料，大家有一种共识，就是说在今后一段时间里，海上油气的产量就会不断的增加。既然有这么大的一块“蛋糕”，来介绍一下海上石油开发的困难。第一在海上要克服各种影响，2005年的飓风让海上石油平台受到很大的损失。在海上进行石油勘探开发中，如果一旦发生泄露，它的问题不仅与经济状况，包括对政治、环境、生态都会有巨大的影响。但是与陆上相比，虽然人类不宜涉足，但是使用海底电缆进行勘探的时候，相比陆上相对方便一些。而对于采油来说，在陆上使用钻井，而在海上使用不同的设备，应付不同水深的影响。

    从经济层面来讲，因为海洋上有特殊的环境，所以说海上勘探的投资非常的高，与陆上相比通常是三到五倍。随着水深的增加，投资指数呈现线性一直往上升。但是与陆上相比，我们使用拖船进行勘探的时候，这个成本相对低一些。

    下面是海洋工程装备的格局。海洋油气资源勘探，海工装备从我们的角度包括资源的勘探、开发、加工、储运、管理以及相关的装备。而海洋油气资源开发的装备目前是海洋工程装备的主体，包括各种钻井平台、生产平台，启动船、铺管船，还有一些潜水作业设备等等。目前很多公司为了从事这个业务，按照产品的特点和种类而言，把它简单分了三个层面，一个是美欧公司，第二个层面是韩国、新加坡，在建造领域发展速度比较快，而我国目前是处于第三个层面上。

    这个就是对我刚才做的一段分析的具体说明。因为欧美的国家在设备的设计、总装方面有很多的优势。亚洲一些国家，包括韩国、新加坡、中国、阿联酋目前发展的速度比较快。

    另外一个特点，资源大国俄罗斯、巴西，依托本国海洋油气资源巨大的需求，邀请别的国家进入它的市场，所以这些国家在海洋工程装备领域的发展也是比较迅速的。

    海洋油气勘探开发的装备，下面通过海洋油气勘探的步骤做一个介绍。首先是海洋地质调查。在海上进行勘探的时候，更关心岛屿。除了这个我们还要更多的了解水下深海的情况，就需要在潜水的范围内进行海底的漏油，海底地质的产状要素等等。除了之外，还有航空的地质观测，通过航空照片确定水下地层的分界线等等，通过使用航空航天包括卫星的一些设备，对水下地层进行观测。

    另外做石油勘探的时候，大家关心的是海下改造的情况，通过海洋的地貌调查，尤其是通过岛屿以及附近的观测，可以确定构造运动的期次，还有构造活动之间的关系等等。而我们所作的这一系列的工作最终的目的要得到海洋地质图件，就可以了解海下的情况。在我们得到这张图件需要更多的方法，其中可以分成两种，物理类的和化学类的。海洋地球勘探主要是使用设备，分析海洋水中游离的烃类特征确定海下有没有油气场。地球物理方法相对于化学方法用得更多一些，通过我们在船尾放磁力仪，了解水下的构造情况。除了磁法还有电法。这种技术目前已经有了一些新的方法，可以实现量的采集和分析。这是国外进行海上电子勘探的情况。

    重力也是一种方法，当地下存在矿产的时候，存在密度的差异，所以在重力上有很好的反应，所以在海洋上也会进行重力的勘测。但海洋重力通常进行区域调查的时候会使用，但在详细调查的时候，用得少一些。目前最主要的方法是海洋地震勘探，通过人工激发地震波的方法，分析地下的情况，我们在陆上可以大能量的炸药，但是在海上更多的是使用气枪等等。在不同水深的时候，使用地震勘探也是不同的，比如说在浅海的时候，要尽量避免潮汐的影响，可以使用一些陆地上勘探的方法来施工。而在深水的话，我们就要使用拖船，有地震波的激发装置在后面进行电缆接受它的信号，可以进行海上二维、三维甚至四维地震数据的采集，相对效率还是比较高的。

    应该说早期进行地质勘探的时候，识别只是垂直一个分量的信息，而导致我们漏掉一些信息。现在随着技术的分析，可以多种量的分析。我们使用拖船收集信号的时候，只在拖船游过的时间采集到信号，于是有人想出另外一种手段，把这个设备做成一体化的布置于海底，这样可以连续时时的接收信号，这个是施工的模式图，把检波器的结点布置于水下。正是因为这种技术的发展，促进了海洋四维地震勘探的进步。我们在X、Y、Z上面加上一个时间，我们在一次看到水下构造条件，而我们在不同的时间使用同样的方法检测，差别变化就是油水的变化，通过两次一比较，可以实现动态油场的检测。

    前面说到的可以看得到的，但如果真的把油采出来，更多的了解水下地质情况，当然需要钻井。陆上钻井实施比较简单，更多使用垂直井，而在海水更多使用分支井等。通过更多的信息，选择有有利的构造，更少的投资取得更多的回报。通过多分支井进行海下石油的开发。

    下面是海上钻井需要使用平和钻井船，因为我们应对水深的不同，一定要使用不同的装备。从自升式、双塔式、半潜式，通过这些设备克服水深的影响。因为在目前海洋石油的高油价的刺激下，目前海工装备的使用情况是非常高的，这张图表是按照不同类型的设备进行分类，使用的状况可以看到都是比较高的，高的可以达到百分之百。

    这是在不同区域我们使用的海上钻井设备的使用情况，总的来说，使用率也是很高的。

    接下来介绍一下海上油气开发技术装备，海上油田开发与陆地上相比有自身的特点。在海上油气场的开发方案中有一些与传统方案不相同的地方。首先在低井网密度的情况下，达到更高的采油速度。我们可以看到海上采油速度相对高的，首先一点，为了实现这个目标，在单井的控制面积大一点。首先是英国北海油田开发的面积，普遍是比较大的。陆上世界上比较重要的油田，单井的面积都是比较小的，前几个是在1平方公里以下的。

    在海上更多强调一套井网开采多套采油系，我们可以看到单井设计的采收率是比较高的。海上油田进行开发的过程中，通常分成几个阶段，第一个阶段是单层开采，第二个选择性的层系开采，第三个阶段跨层系的混采。

    在海上我们经常会看到一些作为单独小油田开发不好的地方，而在海上使用多个小油田联合开采，制定联合方案的模式开发。我们看到在北海油田和其他油田都使用这种整体开发方案设计，已经取得了比较好的效果。

    从设备的使用情况分类，目前海上油田的开发大概可以分成两种模式，半海半陆式的和全海式的开发方案。半海半陆式的是浅水方式，另外已经有一些近海的模式已经开始使用二氧化碳EOR的开发了，目前还是实验性的，但是可能我们要做到的比预计的2020年早一点。而全海式的开发模式，把生产、处理设备都放在海上，主要是依据使用的设备不同有一些不同。首先就是说装机式的，设备的核心就是装机式的固定平台。

    另外，我们海工装备经常讲的半潜式平台，以半潜式平台为核心做的半潜式开发模式，还有FPSO的开发模式，是目前最常用的，也是用得最多的，因为FPSO可以重复利用，减少投资。目前墨西哥湾、挪威、北海、巴西都在做FPSO的开发。不同的设备比起来，目前FPSO更多，我这个数据相对有些早，现在可能会更多。

    而在油气田的装备与100年前有天壤之别了。我们使用的海上设备已经不再简单的是一种设备或者装备，而是一个大的系统的总成，包括定位系统、设计、海上结构、水下工程船舶等众多系统，每个系统包含底下的子系统。

    具体的哪一种的设备都有它使用的条件和环境。包括导管式的，半潜式的，还有移动式的平台，还有自升式的使用范围和环境。

    目前半潜式平台的数量，除了半潜式平台，还有张力腿平台等等目前也是发展得比较迅速。

    下面是Spar平台的结构特征、适应的环境。

    FPSO有很多的技术特征，前面有很多的代表讲过了。

    下面简单的看一下使用FPSO开发的实例，包括巴西的，还有FPSO自身特点，自身的分类，包括软地的硬地的。目前我们可以看到全世界在几个重点的海区都在使用FPSO进行作业。通过这个数据图可以看到FPSO的数量包括改装的和新建的增长的速度都是比较快的。

    下面几个用FPSO进行海上油田开发的项目，包括油气的处理系统，油气的外输系统，与FPSO相连接，包括水下的生产系统以及生产设备、海底的输油管线等等。

    目前FPSO出现了一些新的发展，不再单纯的用于海上石油，也包括天然气。甚至已经开始有一些设计单位着手将钻机放在FPSO上面，做FDPSO，这样可以让一条船完成油田的开发，缩短了油田的开采周期，节约了油田的成本。

    这是FLNG的应用，有它自身的技术特点，每一种FLNG的优点和特点。

    下面有一些比较先进的设备，包括目前用得比较多的海上连续油管设备。BP公司使用连续油管设备的技术规范和每一部分的拆解和作用，包括它的滚筒、液压动力装置包括操作室、整体组合。目前这个平台的发展也是比较快的，平台的发展主要是促进智能化、机械化，减少了成本。

    因为我们使用多分支井，所以它的射孔也取得了不断的进步。因为我们在水下的设备需要很多的检查、维护，正常状况下，人是很难下去的。所以说也开发了这种深水的设备维护和检查的系统。

    刚才讲过我们在海洋石油勘探开发中更多使用多分支技术，就是说最大的油藏的位移技术，这种技术目前适应的地质条件比较多。而这种技术也是一个集成的技术，通过MRC技术的实际应用，已经取得了比较好的经济效应，包括油藏基础范围，减少平台的尺度，降低了成本，减少了污染，取得了更好的效果。

    使用多分支井可以自由的控制地下层面。与MRC技术相配套的导向技术，目前也取得了很多的技术，包括地质导向，我们钻井的时候，按照地质体的模式进行实施。

    这些技术综合应用使我们目前使用MRC水平井、多分支井效率提高了效率，提高了产量，通过国外海下油田的调研，使用了这项技术以后，产量提高了许多。这是进行MRC多分支井设计的图件，我们在平面上、剖面上，每次针对什么地方，使用了这些东西经过了生产实际验证，使用这项技术还是有效的提高了油田的产量。对于我们国家虽然是开发海上油田，但是在油田形成的时候，有很多是陆相盆地。

    这是我们在陆上油田的三角洲油田的情况。在平面上三角洲，使用MRC，在这样情况下进行地质的分析，通过实验室的数据可以看到沿着谷水流的方式，顺着这个方向可以取得很好的效果。在布井的时候，使用地质分析的模式，进行注水、采油。目前很多老油田在讲剩余油的挖潜，剩余油在哪里？在河道流过，使用MRC技术，可以更好的解决开发的剩余油。

    通过对国外油气勘探开发模式经验的研究和调研，我们也学到了一些东西。第一条，重视基础与地理研究，调查评价工作，尤其是区域性的石油地质的研究、类比。在国外，这个做得比较多。另外重视海上油气勘探开发的科技攻关，鼓励新技术的应用。

    最后，做一下对海上油气装备发展的前端预测。未来海关的装备，大概会有以下几个方面的发展：大型化、高速化、精密化、电子化、自动化、深水化、环保化。

    目前，海洋的石油资源的总量相当大，目前只处于勘探开发的早期。因为它的环境比较特殊，所以它的投资比较大，一般是陆地投资的三到五倍。海上油田的开发是分层次分阶段的进行。而在技术上，墨西哥湾、西非和巴西的海域继续引领全球油气勘探开发的潮流，油气勘探开发的技术也是越发的成熟。
 
    谢谢大家。