中石化胜利石油工程有限公司海洋钻井公司
摘 要:海洋工程勘察是通过测量、测试、勘探、模拟、分析等手段为海洋工程建设提供必须的、可靠的海底地形、海底岩土和海洋环境特征等成果,查明海上结构物影响范围内的岩、土层分布及其物理力学性质,以及影响地基稳定的不良地质现象,为海上结构物基础设计、安装以及不良地质现象的防治措施提供科学依据。本文主要是从海洋工程勘察技术现状出发,国内外部市场应用情况以及发展趋势展开探讨。
关键词:海洋勘察;现状;趋势
二十一世纪是海洋经济发展的世纪,将是国民经济的重要组成部分。海洋工程勘察行业是海洋经济的支持层,内容涉及并融合了海洋科学研究、海洋地质勘察业、海洋技术服务业和海洋信息服务业,依附于海洋经济核心层主要海洋产业。
1、海洋工程勘察技术现状
海洋工程勘察主要包括海洋工程测量、海洋岩土勘察和海洋工程环境调查三个分专业。海洋工程测量包括海底地形测量、海底面状况侧扫和底床稳定性分析;海洋岩土勘察包括海底近表层沉积地层结构探测、海底岩土的工程(物理、力学)性质等;海洋工程环境调查包括物理、动力及防腐蚀环境的调查。其中物理环境包括海水温度、盐度、海冰、气象、悬浮泥沙及通量、沉积物热导率;动力环境包括波浪、潮汐、海(潮)流的一般条件及极值条件计算;防腐蚀环境包括海洋化学要素、污损生物及沉积物电导率等。
海洋工程勘察具有学科综合性和高科技性的特点。海洋工程测量必须具备海上导航定位、海上测绘数据采集、数据后处理、侧扫声纳及地磁测量、图件编绘等技术知识;海洋岩土勘察必须具备各类地层剖面仪(尤其是多道数字地震仪设备更为复杂)、海底取样及钻孔,及各种土工物理、力学性质测试等技术知识;海洋工程环境调查必须具备海洋水文、海洋生态、污损生物等的技术知识。
海洋工程勘察的设备配备:海洋工程测量设备包括水面水下导航定位设备、单波束多波束水深测量设备、地貌测量设备、磁力设备等;海洋岩土勘察设备包括浅地层设备、中地层设备、多道地震、重力设备、原位测试设备、底质取样设备(重力取样、箱式或抓斗取样)、海洋工程钻机、室内土工测试设备、海底泥温仪、常规沉积物化学分析设备等;海洋工程环境调查设备包括温盐深系统(CTD)、声学多普勒测流仪(ADCP)、波浪观测系统、方向波潮流仪、海流计、海流剖面仪、自计水位仪、浮标系统、潜标系统(声学释放计)、气象观测仪器、常规海水水质化学分析仪器设备、常规海洋环境放射化学测试设备、常规海洋生态、污损生物调查设备等。
海洋工程勘察所能获取的海洋数据资料基本上涵盖了所有海洋要素,从深部构造到浅地层沉积,从海底地形地貌到海水风浪潮流,污损生物等等,所以广泛应用在跨海大桥、码头、沿海核(火)电站、海底通讯光缆、电缆路由、海底输油管道路由和海上石油平台场址等海洋工程建设中。相关资料显示,截止2000年底,我国获得海洋工程勘察设计资质的单位共有32家,涉及海洋、交通、船舶、电力、机械、石油、石化、科学院等八大部门。根据建设部资质管理现有信息中的统计,有海洋工程勘察甲级资质的有l4个单位,大部分在沿海城市,其中天津2个、大连1个、青岛3个、杭州1个、上海3个、广州2个、厦门1个、海口1个。
2、在国内外部市场应用情况及效果
目前世界范围内深水勘探开展早、技术发展迅速,促使深水勘察装备和技术相应发展,并逐步成熟,作业主要集中在墨西哥湾、北海、西非和南美等1500米以上的海域。我国目前主要开展的是浅海海域海洋工程勘察,水深超过500米得深海勘察作业刚刚起步,还在摸索阶段。浅海海洋工程勘察与深海勘察作业有较大的区别。
浅海海洋工程勘察的局限性主要有:调查船较小,自持力和抗风浪能力相对较差;调查仪器通常安装在船底,或采用表面拖方式;调查仪器的能量较低,且一般都不具备耐高压能力;常规水深工程地质钻探一般采用四点锚泊方式就位。深海勘察主要具有以下特点:一般采用动力定位调查船,自持力和抗风浪能力强,有较大的作业甲板面积,可安放各种专用绞车、吊机、ROV/AUV设备和工程地质钻探设备;工程物探调查一般采用深拖技术,或采用ROV、AUV搭载方法;采用声学定位系统为水下设备精确定位。另外,目前国外海底表层土质取样所采用的设备类型同国内基本相同,但深海取样收获率比较低。我国还没有国产的海上原位静力触探(CPT)设备,而在国外,CPT测试技术在海洋石油开发工程勘察中已得到广泛的应用。国内勘察单位都不完全具备深水工程地质钻探的能力。据资料介绍,国外深水工程地质钻探的最大作业水深已达到3000m,我国目前的钻探技术能力直达到水深500米。
3、海上井位勘查技术发展方向
目前国外海洋探测仪器发展的总趋势,除了数字化、自动化外,还向多功能的组合化发展。即将多种探测扫描系统组装在一起,运用一根铠装电缆,或是多股捆扎在一起的综合电缆,使它具有多功能的特性,所谓“深拖声纳系统”,“遥控操作的运载器具”和能显示拖曳深度,且能保持跟踪这一水深的声波发射器等都是为此目的而设计的。如美国的Klein和O.R.E公司提供的多频探测仪(MFES)和贝尼图像系统,能与声纳传感器相配合,可以以数字的形式实时提供清晰的三维彩色海底地形图像,海底剖面分辨率为5厘米,水平方向分辨率为20-25厘米,海底探测技术非常先进。目前,深水装备主要包括深水钻井装置、深水多缆物探船、大马力AHTS三用工作船、深水工程勘察船及深水勘察设备等。国外已经有较成熟的装备、技术和经验。
我国深水油气勘探正处在起步阶段,我国拥有广阔的深水海洋石油资源,发展深水装备,维护海洋权益已经到了刻不容缓的程度,随着我国首批适应3000米深海石油勘探施工的装备,即海洋石油981深海钻井平台、海洋石油681深海工程船、海洋石油720深海勘探船、海洋石油201深海铺管船的相继投产,吹响了我国深海石油勘探开发的号角。我国目前从事深水勘察技术装备海比较缺乏,仅具有500m以内浅海域的工程物探调查和约100m水深以内的浅孔钻探取芯作业能力。要满足我国未来深水海洋工程勘察以及向世界深水勘察市场拓展,应结合世界目前海洋勘察设备和技术水平和发展方向,在现有勘察装备和技术能力的基础上,大力发展深水勘察装备和作业能力,进一步提高国际竞争力,为实现深水勘探开发、保护我国海洋权益、推动国民经济可持续发展提供宝贵的技术、装备支持。
4、结论
(1)海洋经济是二十一世纪的朝阳产业,海洋经济产业的发展离不开海洋工程勘察技术的支持;(2)我国海洋工程勘察技术的发展状况与国外先进技术还有较大的差距,有待引进和发展;(3)我国海洋工程勘察技术装备已在向深水发展,配套深水装备相继投入使用,迈开了深海勘探开发的步伐。
参考文献
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