世界海洋油气勘探技术有哪些?
技术的进步使得钻井越来越深。始于上世纪40年代的海洋石油工业,在100米的深水区生产油气用了近30年,到近2000米的海域又用了20多年。最近油气生产已经触及3000米的水域。特别是钻井、浮式生产系统和海底技术的改进和创新,大大降低了深水油气勘探开发的资本支出和运营支出。自1998以来,深水油气勘探开发的平均资本支出呈下降趋势,每桶油的资本支出从10之前的6美元/桶下降到现在的不足4美元/桶。深水油气勘探开发项目的综合成本越来越接近浅水项目。深水油气项目的开发周期(从发现到油气生产)越来越短。90年代末发现的油气田一般5-6年投产,而10之前至少用了8年。随着深水基础设施的不断完善,开发周期可能会进一步缩短。
深海石油的勘探和开发是石油工业的重要前沿,也是高风险行业。虽然北海、墨西哥湾、巴西、西非等世界深海石油开发取得了很大进展,但价格极高。与大陆架和陆上勘探钻井作业相比,深水作业施工风险高,技术要求高,成本非常昂贵,因此资金风险也极高。
深海油气资源勘探最直接的风险是巨大的施工风险。海洋平台结构复杂、体积庞大、造价高、科技含量高,特别是与陆地结构相比,其所处的海洋环境非常复杂和恶劣。风、浪、洋流、海冰和潮汐总是作用在平台结构上,同时也受到地震和海啸的威胁。在这种环境条件下,环境腐蚀、海洋生物附着、地基泥层侵蚀、地基动力软化结构材料老化、构件缺陷、机械损伤、疲劳和损伤累积等不利因素都会导致平台结构构件和整体抗力衰减,影响结构的使用安全性和耐久性。
深水油气勘探开发虽然风险大,回报也大。虽然浅水油气田总储量仍占优势,但主要与中东一些超大型油田的比重有关。但深水油气田的平均储量规模和平均日产量明显高于浅水油气田。因此,虽然深水油田的勘探开发成本明显高于浅水油田,但由于其储量和产量较高,单位储量的成本并不是很高,因此吸引了许多石油公司到深海“寻宝”。
随着海洋油气开发的不断发展,海洋石油工程技术日新月异。在深水油气田的开发中,传统的导管架平台和重力式平台正逐渐被深水浮式平台和水下生产系统所取代,各类深水平台的设计和建造技术也在不断提高。目前,世界上有2300多套水下生产设施和204个深水平台。TLP最大工作水深已达1.434米,SPAR为2073米,FPSO为1.900米,多功能半潜式平台已达1.928米。
与此同时,深水钻井设备和铺管技术也迅速发展。世界上有14个在役钻井设施能够在3000米水深钻井,第五代和第六代深水半潜式钻井平台和钻井船正在建造中。第6代深水钻井船工作水深将达到3658m,钻井深度可达到11000m;深水起重铺管船起重能力达到1.4万吨,水下焊接深度400米,水下维修深度2000米,深水铺管长度达到1.2万公里。
随着世界地震技术的迅速发展,大量先进的计算机投入使用。目前已初步实现可视化和虚拟现实技术:地标公司开发了3DVI、Voxcube等3D体判读软件和3D动画软件;Geoquest开发了用于人机交互的GeoViz三维解释软件;范式公司开发了VoxelGeo;DGI开发了EarthVision;照片公司开发了3Dviz 3D可视化软件。
在虚拟现实方面,ARCO和Norsk Hydro开发并建立了沉浸式虚拟现实系统,Texaco开发并建立了虚拟现实观景厅,Alternate Realities有限公司开发并建立了VisionDome,美国SGI公司建立了专门的演示厅,IBM公司开发并建立了可用于再现4D地震储层模拟现实的虚拟现实系统,Schlumberger的Geoquest公司等正在开发虚拟现实系统。
在地震属性采集方面,国际上从60年代的直接油气检测和亮点,到70年代的瞬时属性或复杂道分析,80年代的多属性分析,90年代的多维属性分析(如倾角、方位角和相干性)。目前,从地震数据中获取的有关时间、振幅、频率、吸收和衰减的地震属性有70多种,包括运动学和动力学属性、几何属性和物理属性。
国外地球物理研究的重点:国外石油地球物理勘探中最具代表性的是海上地震勘探技术。一方面,墨西哥湾和北海具有典型的勘探复杂性;另一方面,美、英等国科技发达,人才丰富,地球物理理论和技术水平基本代表国际现状。墨西哥湾和北海的勘探目标主要是盐丘及其周围地层、裂缝性储层和老油田剩余油分布,主要面临四个理论和技术难题:(1)复杂介质中地震波传播理论和正演模拟;(2)盐丘构造的地震成像;(3)信噪比的提高和微弱信号的提取;(4)复杂储层和油气识别。围绕这三个方面,国外地球物理理论和技术发展迅速。