深水油气勘探为什么这么难?

  油气资源在世界能源结构中作为第一能源被广泛应用于各个领域,不仅是现代工业的血液和经济命脉,而且影响到能源安全和国家稳定,也是世界大国间和经济角逐的焦点之一。

  随着陆地常规油气资源的枯竭,深海这一极具油气勘探潜力的区域逐渐得到重视。特别是2010年以来,全球深水油气勘探取得了一系列重大突破,深海油气已然成为最重要的能源接替领域。

  据计,全球海洋石油资源量占全球石油总量约34%,其中约60%分布在架浅水区,而其余40%分布在深水和超深水区。因此,<>如果掌握了深水海洋石油资源勘探技术,将会给人类带来丰厚的回报。

  当前我国的油气资源形势极其严峻,供需矛盾十分突出。据《中国油气产业发展分析和展望报告蓝皮书(2019-2020)》,2019年,我国石油对外依存度达70.8%,天然气对外依存度达43%,而深水油气勘探开发已成为保障国家能源安全的重要突破口之一。例如,202010月,南非在该国海域发现了一座深海油气田,该油气田很可能就结束了南非油气进口的历史。

  那么,中国深水油气勘探的现状如何?深水油气勘探难在哪里?

  <>中国深水油气勘探发展及分布状况

  中国海域油气资源非常丰富,油气资源量超过850亿吨油当量,是东亚最大的含油气区,也是<>世界上最大的含油气区之一。

  在中国渤海、黄海、东海和南海四大海域中,南海油气资源最为丰富,国海域油气地质资源量的例超过75%。其次是渤海,油气地质资源量占14%左右。据评估,中国深水油气主要分布在南海南部,其资源量占南海总油气资源量近一半。

  深水油气勘探为什么这么难?

  中国南海风光

  图片来源:Veer图库

  中国深水油气勘探历史较短,但发展十分迅速。20世纪70年代末期,中国在南海开始进行深水地震勘探(指利用人工激发的弹性波来观测推断地下岩层的性质和形态)。

  进入21世纪后,中国在南海北部深水区陆续发现了一批大中型油气田。2005年以来,在南海北部深水区已发现14个大中型深水油气田,油气累计探明储量约3.9亿吨油当量。2019年,中国在琼东南盆地深水区成功测试永乐8-3-1探井,标志着该盆地深水勘探也取得重大突破。对于南海南部,中国也进行了系的地震调查和综合评价,但还没有进行油气开发。

  <>总的来说,中国深水油气资源丰富、起点低、发展快、潜力巨大。但是,中国深水沉积盆地地震测线密度低、钻井少,相墨西哥、北海等深水海域的勘探程度差距较大,因此,中国深水油气勘探,特别是南海南部,还需大力投入和推进。

  <>深水油气勘探用的什么装备?

  近10年来,全球深水油气勘探开发工程技术与装备制造能力大幅提升,目前全球约有400座各种类型深水油气生产装备在役。

  这些深水油气开发装备主要包含<>用于深水油气钻探或者生产处理的平台或浮式装备,例如:顺应塔平台(CT)、半潜式生产平台(SEMIFPS)、张力腿平台(TLP)、深吃水单立柱平台(Spar平台)、浮式生产储油外输装置(FPSO)、浮式液化天然气生产储存外输装置(FLNG)、浮式钻井生产储油装置(FDPSO)等。

  深水油气勘探为什么这么难?

  全球主要的深水油气生产装备(据杜庆贵等, 2018

  值得一提的是,2017年,中国地质调查局广州海洋地质调查局自主设计建造的“海洋地质八号”三维地震调查船、“海洋地质九号”地球物理地质综合调查船、“海洋地质十号”综合地质调查船相继入列,与现有“海洋地质六号”、“海洋地质四号”等调查船一起,构成覆盖浅水、深水及超深水等全海域海洋地质调查装备及技术探测体系,深水油气勘探能力得到长足发展。

  深水油气勘探为什么这么难?

  广州海洋地质调查局“海洋地质十号”,可实现全球无限航区开展海洋地质调查工作。

  图片来源:广州海洋地质调查局

  深水油气勘探为什么这么难?

  广州海洋地质调查局“海洋地质八号”,高精度短道距地震电缆三维物探船,可实现全球无限航区开展海洋地质调查工作。

  图片来源:广州海洋地质调查局

  深水油气勘探为什么这么难?

  “海洋地质六号”在南海北部深夜浅钻

  图片来源:广州海洋地质调查局

  深水油气勘探为什么这么难?

  搭乘在“海洋地质六号”的“海马号”无人深潜器,最大水深4500

  图片来源:广州海洋地质调查局

  经过多年努力探索,中国已<>初步形成海上大中型油气田勘探地质理论与开发技术体系,掌握了300m水深油气田开发工程成套技术,基本实现了1500m水深条件下的油气田自主开发。

  2017年,“蓝鲸1号”和“蓝鲸2号”超深水半潜式钻井平台相继入列,<>标志着中国深水钻探装备走在世界前列,深水油气勘探开发能力迈上新台阶。

  深水油气勘探为什么这么难?

  “蓝鲸一号”-全球最先进的超深水双钻塔半潜式钻井平台,最大作业水深3658米,最大钻井深度15249米。

  图片来源:广州海洋地质调查局

  <>深水油气勘探究竟难在哪?

  首先是<>经济方面的挑战。

  相对于陆地或者浅水,深水油气勘探开发成本较高,属于高投入、高风险的投资,能否具有“经济性”是石油公司决策深水油气项目是否实施的重要参考,也是影响深水油气勘探中长期发展的重要因素。

  国内外多数石油公司只有在国际油价高于60美元/桶时,才能实现财政收支平衡,而近年过剩导致油价走低,使得石油公司考虑深水油气开发项目更加谨慎。

  2020年,肆虐全球,全球石油需求骤降,经济增长乏力,目前一直在40美元/桶左右。低油价导致大量企业处于亏损状态,甚至破产。其中,5大国际石油巨头出现“集体亏损”,而壳牌和BP亏损均超百亿美元。这种情况下,如何运用组织和管理手段优化运营,提升勘探开发效率,降低成本是石油公司推进深水油气项目需要解决的问题。

  深水油气勘探为什么这么难?

  疫情以来油价下跌

  图片来源:Veer图库

  其次是<>技术方面。

  虽然陆地油气勘探方法和技术在海上可以使用,但由于受到恶劣海洋地理和海水环境的影响,许多方法与技术受到。

  例如,地面地质调查法能在陆地使用,在海上则很难大规模展开;重力勘探,磁力勘探,电法勘探到海上需转到勘探船上进行,且测量结果易受到海水环境的影响;深水钻井需要面临海底低温高压、压力窗口窄、浅层地质风险大等外部环境问题,因此对勘探开发相关技术组合和材料提出更高要求。

  除此以外,深水高精度和复杂海况地震采集技术和装备、深水资料处理解释技术、深水少井/无井储层及油气预测技术等核心技术仍需要攻关解决。

  另外,安全方面也非常关键。海上勘探不仅要考虑水深、风浪、潮汐、海流等自然地理环境影响,还要考虑地基泥层冲刷、材料老化、构件缺陷等各种风险因素的影响,而且海上事故抢险和救援陆地困难很多,因此,海洋勘探面临的安全挑战更大,稍有疏忽可能会遭遇“灭顶之灾”。

  20144月,BP公司墨西哥的“深水地平线(deepwater Horizon)漏油事件”导致11人死亡,约300万桶原油泄漏,并对该海域生态造成了毁灭性的,最终BP公司在事故罚款、赔偿等后续处理上的花费超过400亿美元,数年后才恢复过来。

  深水油气勘探为什么这么难?

  高精度三维地震成像技术

  图片来源:埃克森美孚,2019

  随着油气勘探开发新技术、新装备以及新材料的应用,今后深水油气勘探也必然迈向<>可视化、数字化、智能化发展方向。

  20世纪,地震勘探经历了从<>二维-三维-高精度三维的技术变革,21世纪则发展为<>三维可视化(VR)和四维地震技术,能让我们进入虚拟地下世界探寻矿。

  <>人工智能和增强现实技术将在油气勘探开发过程中的数据采集、处理、地质解释以及油气识别等方面带来革新。<>区块链技术,也被称为分布式记账技术,从油气出井到消费终端,中间每个交易环节可利用该技术进行跟踪、确认和执行,大幅优化贸易流程从而提高油气公司运作效率。<>智能机器人技术、智能材料能够实现钻井、油气生产少人化、无人化、远程化控,大幅度提升钻井效率、质量和安全性。

  深水油气勘探为什么这么难?

  先进的钻探模拟器,模拟深水钻探环境和过程

  图片来源:埃克森美孚,2020

  深水油气勘探为什么这么难?

  智能海底工厂示意图

  图片来源:中石油,2019

  这些新技术的应用必然会给传石业带来一次全方位的,推动油气勘探向更“深”处迈进。

  注:本文作者是鄢伟,张莉,雷振宇,刘建平(中国地质调查局广州海洋地质调查局 《知识就是力量》微平台)

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