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世界海洋油氣勘探開發技術及裝備的現狀與展望
發布時間:2018-06-04 22:23:45   瀏覽次數:1次   文章來源:

世界海洋油氣勘探開發技術及裝備的現狀與展望

一、概述。

發達國家海洋勘探開發技術與裝備日漸成熟,海上油氣產量繼續增長,開采作業的范圍和水深不斷擴大,墨西哥灣、西非、巴西等海域將繼續引領全球海洋油氣勘探開發的潮流。

二、世界海洋油氣資源的現狀。

海洋油氣的儲量占全球總資源量的34%,目前探明率為30%,尚處于勘探早期階段。
油氣資源分布,主要分布在大陸架,占60%,深水和超深水占30%。目前國際上流行的淺海和深海的劃分標準,水深小于500米為淺海,大于500米為深海,1500米以上為超深海。目前從全球來看,形成的是“三灣兩海兩湖”的格局。海洋油氣產量,海洋油氣產量在迅速增長,以上是第二部分。

三、世界海洋油氣資源勘探開發的歷程。

海洋油氣的勘探開發是陸上石油的延續,經歷了從淺水深海、從簡單到復雜的發展過程,1887年在美國的加利福尼亞海岸鉆探了世界上第一口海上探井,拉開了世界海洋石油工業的序幕。

四、海洋油氣勘探開發的特點。

1.工作環境的特點。與陸上相比,海洋有狂風巨浪,另外平臺空間也比較狹窄,這是美國墨西哥灣在05年因為颶風的平臺遭到了損壞。
2.勘探方法的特點。陸上的油氣勘探方法和技術,原理上來講,陸上和海洋是一樣的,但是如果我們把陸上的地質調查到海上就很難大規模開展,主要是要受海水的物理化學性質的影響。
3.就是鉆井工程的特點。無論是勘探還是采油都要鉆井,但是在海上,要比陸上復雜得多,因為海上我們要到平臺上進行鉆井,根據不同的水深,有不同的鉆井平臺。
4.投資風險特點。因為海上特殊的環境,因此它的勘探投資是陸上的3-5倍,這張圖,隨著深度的增加,成本在增加。但是海洋勘探開發也有優勢,比如說在海洋的地震,地震船是邊前進邊測量,效率比陸上要高。以上是第四部分。

五、世界海洋工程裝備的概況。

我們講一下世界海洋的格局,找到我們自己的發展方向,海洋工程裝備指海洋工程的勘探、開采加工、儲運管理及后勤服務等大型工程裝備和輔助性的裝備,但是目前把開發裝備認為是主體,世界海洋油氣工程裝備設計與制造的格局,目前全球主要海洋工程裝備建造商集中在新加坡、韓國、美國及歐洲等國家,新加坡和韓國以建造中深和淺水域平臺為主,目前也在向深水海域發展。美國和歐洲等國則以研發和建造深水超深水的平臺裝備為核心。目前我們劃分三個陣營,第一個陣營主要是歐美的公司,它壟斷著海洋工程裝備的開發設計,工程總包和關鍵配套設備的供貨。第二個陣營是韓國和新加坡,在總裝制造領域快速發展,而且占有一席之地,我國還是在制造一些低端的產品,因此我們處在第三陣營。

六、歐美公司在裝備設計和高端制造領域世界領先。

這個主要的公司有法國公司、意大利公司和美國公司。亞洲國家海洋工程裝備制造日漸成熟,在亞洲,韓國、新加坡、中國和阿聯酋是主要的海洋工程制造國,韓國壟斷了鉆井市場,到09年底,三星重工、大宇造船、現代重工和STX造船手持鉆井船33艘,市場占有率達到94%。韓國和新加坡則占據了FPSO改裝和新建市場,市場占有率分別高達67%和82%。亞洲雖然在裝備造中,目前發展較快,但是在裝備設計方面,與歐美存在著較大的差距。比如我們國家在2000年以來,共建造的平臺是40余座,但是70%以上是歐美公司設計,其中自升式平臺的設計主要是美國、荷蘭的公司,半潛式平臺設計有美國、挪威和意大利等公司。

俄羅斯、巴西等資源大國也進入了工程制造領域,因為近年來,依托本國海洋油氣資源開發的巨大需求,巴西和俄羅斯開始培育本國的海洋工程裝備制造業,因此也成為世界海洋工程裝備新的競爭者。
1.世界海洋油氣工程技術服務市場。目前海洋的油氣工程服務市場,我們就可以找到我們裝備發展的方向,另外可以找到裝備的市場。

2.海洋物探技術服務市場。目前的現狀,物探行業市場增幅開始放緩,09年呈下降態勢,04-08年地震市場價值翻了一翻,2008年物探市場容量創歷史新高,主要物探公司收入持續增長,08年四季度開始,包括到09年底,市場開始回落。我們看一下,這張圖是在08年以前物探市場總的價值,增長非常明顯。
這是主要的物探公司收入的對比圖,這是08年和07年、06年的,我們看06、07、08增幅非常明顯。我們再看一下海洋板塊的服務情況,CGV、PGS增幅也很明顯。全球物探市場隊伍不斷增大,物探能力不斷增強,目前全球有71支海上地震隊伍在全球作業。我們看一下地震作業隊伍的趨勢圖,從這個圖上看,非常明顯,在上升,紅顏色是地震作業隊伍的數量,藍顏色是利用率,就是說目前隊伍的利用率也很高。海上地震的服務市場的日費,在金融危機以前,從曲線來看上漲很明顯。目前海上物探市場呈現出來的主要特點是3D勘探船,這張圖是海上地震拖纜服務能力的情況,這都是國際上大的物探公司的分布情況。金融危機下舊船提前退役,新船推遲建造,這個主要是09年的形勢。由于受金融危機的影響,以出現飽和的資源閑置情況,特別是常規的二維勘探船和老化船只,但是從長遠來看,三維多纜船和新技術船仍然旺盛,全球海上3D船將持續增長。這是海上三維地震船的數量,因為三維地震對我們來說,對勘探來講,三維地震是非常重要的技術,可以把地下的儲藏在三維空間描述得非常清楚,這樣我們在油氣的生產的時候就非常便利。物探新技術公司遭到重創。這個指的是09年,因為受金融危機的影響,因此很多的油公司多用一些低成本的常規技術,物探的新技術公司,像EM、GS,這是海上電磁勘探,還有船舶技術的ION公司,它的收入受到了重創。這張圖是08年和09年一季度的對比,這是ION、EM、GS也是08年一季度和09年一季度,下降非常明顯。第二方面我們介紹一下國際物探市場總的發展趨勢,行業總體保持壟斷競爭的格局,強者更強,競爭更加激烈,因為長期以來,物探行業一直沒有停止過并購活動,尤其是以行業巨頭為最,經過新一輪的洗牌,像CGG通過合并,成為行業老大,WGC也不斷收購一些特色公司,在迅速發展。目前WGC、CGV、PGS和BGP掌握了全球競爭性的物探市場,份額在70%以上。行業整體供過于求的基本矛盾將隨著經濟危機的影響更加突出,行業對技術創新的需求進一步凸顯,油公司加大對一體化服務的需求,目前地球物理技術已經跨越了勘探階段繼續向油藏評價、油田開發與生產延伸,高密度、大信息量、采集處理解釋集成一體化的物探技術與裝備成為發展的趨勢。數字化將引領技術與裝備的發展方向。行業領導型企業從軟件、設備到技術的集成度不斷提高,為行業設置了更高的技術壁壘。競爭重視低成本,向低成本技術和服務質量并存轉移,隨著石油勘探開發難度的增大,油公司一方面要求降低成本,另一方面要求提供新的技術和高服務質量來滿足其需求。油氣勘探重點向海洋轉移,當前陸上的常規油氣已經進入了成熟期,陸上石油在2010年左右將達到峰值,不斷增長的油氣需求將更大規模依賴于海上油氣產量的增長,因此海洋將逐漸成為新的勘探開發的熱點,非洲、中東、南美將是物探的熱點區,海上地震勘探市場主要集中在四大海域,墨西哥灣、西非、巴西和亞太,東南亞地區的油氣資源也非常非常,隨著該區的政治環境逐漸改善,有望成為下一輪全球油氣勘探開發的熱點地區。在上述油氣勘探的熱點地區,除歐洲、北美以及少數政局比較穩定的地區和國家外,多出處于政局不穩、社會矛盾尖銳、恐怖活動時有發生,地區安保形勢十分復雜。 資源國有化浪潮改變了各石油公司傳統的競爭地位,國家石油公司日益成為物探公司的重要客戶。07年5月,世界石油當時發表了一篇文章,叫勘探的終結,確切來說是國際石油公司的終結,因為新一輪的國有化浪潮是國際石油公司可獲得的常規油氣勘探的機會越來越少,一些未勘探的遠景區幾乎都掌握在國家石油公司中,這就意味著國家石油公司的勘探市場,就是國際石油公司的勘探市場越來越小,國家石油公司在資源國有化的浪潮中不斷做大做強,已成為石油市場規則的制定者。他們現在主張自己開采本國的資源,直接找油田服務公司為其提供相關的技術和管理支持,這就為國際物探公司創造了直接為國家石油公司提供服務的機會。全球物探市場將再經歷一個短暫的冬季后影響新的繁榮,預計2010年到2015年物探市場將迎來新的繁榮,物探的裝備也將迎來新的輝煌。
3.下面介紹一下海上鉆井工程服務市場。
首先是海上鉆井市場的現狀。海上鉆井裝置需求旺盛,近年全球獲得重大的勘探發現中有50%來自于深水,我們講到的是大于500米的深水,美國墨西哥灣和以外的海域,鉆井裝置的利用率在95%左右,甚至達到了100%,一些在建的鉆井裝置也簽下了多年鉆井工程承包合同。這個是到07年全球鉆井船,實際上是自升式鉆井平臺的一個趨勢。海洋鉆機的日費不斷上漲,由于需求旺盛,導致海上鉆井裝置日費持續上漲,在北海,自升式鉆井平臺的日費05年6萬美元,到08年8月份,20萬美元,增幅非常大。全球深水半潛式平臺的日費05年17萬美元,08年50萬美元。許多新的深海的鉆探的費用也在飄升,墨西哥灣鉆探的成本達60萬美元,但是在02年才是15萬美元。這是2000-2007年鉆井船日費的變化情況,從這個圖可以看出海洋裝備還是大有可為。裝置作業能力更深,08年全球有近70家公司投資建造海上移動式鉆井裝置,幾乎全是海上鉆井承包商,海上鉆井裝置的發展趨勢,環境適應能力更強,額定作業水深更大,鉆深能力更強,結構設計更優化,鉆機及其配套設備更可靠,自動化和信息化程度更高,作業更安全、舒適、高效。海上鉆井裝置的造價不斷攀升,隨著海上鉆井平臺現代化的程度、作業能力和環境適應能力的不斷提高,08年自升式鉆井平臺的造價是1300-2000萬美元,半潛式平臺造價為4000-6500萬美元,最高達7800萬美元,鉆井船造價從去年1000萬美元到目前的5000-6500萬美元,最高達到7400萬美元,因此裝置的造價也在攀升。
大型跨國公司成為深水勘探開發的主力軍,因為深水開發需要強大的財力和技術支持,就同樣一口勘探井的鉆井成本來比,比如陸上石油,淺海石油和深海石油的成本是1:10:100甚至更高,全球有100多個進行海上勘探開發的國家中,目前有50多個國家在進行深海的勘探。幾個大型跨國公司已經成為深水勘探的主力軍,目前擁有深水儲量的,排在前十位的世界大公司,第一是BP,然后是??松梨?、殼牌、巴西國家石油公司、道達爾、埃泥、雪佛龍等,市場份額非常大。
海上鉆井受金融危機影響相對較弱,總體而言,廉價石油時代已經結束,隨著短期內金融危機導致的油價波動,從長期來看,石油市場供求關系還會趨于緊張,石油資源作為主要的能源對世界能源的需求仍然起到主要的作用,鉆井將繼續在石油勘探開發中扮演重要的角色。鉆井工程技術服務市場的發展趨勢,從國際市場上來看,鉆井業務占整個工程技術服務市場的54%左右,這樣我們鉆井裝備所占的份額也是非常大的,隨著經濟的復蘇,鉆井服務市場的規模將會得到恢復和加大。以上是鉆井的情況。
4.下面介紹一下測錄試市場。
國際測錄試市場規模不斷增長,金融危機帶來了短期的調整,這是99-2008年市場變化情況,從99年到2008年,增幅也是非常明顯,因此可以說這個市場還是大有可為的。
國際測錄試市場格局未發生根本的轉變,競爭依然很激烈,測井市場斯倫貝謝、貝殼休斯、哈利伯頓三大公司的壟斷地位沒有改變,威德福通過并購等發展躋身了測井四大巨頭的行列,這四家公司擁有82%的市場份額,斯倫貝謝一家獨大的地位沒有發生改變,目前的市場份額是45%。錄井市場競爭日趨激烈,特別是隨著大公司的退出和轉移,中小公司如雨后春筍遍地開花,哈里伯頓逐漸退出國際錄井市場。
以技術為主和為導向的市場局面仍然存在,國際大型技術服務公司通過多年的市場經驗已經認識到,通過核心技術形成技術壁壘和規模,才能獲得壟斷性的地位和超額的利潤,有許多大型國際服務公司即使在業務不景氣的情況下,仍然專注于其核心業務的研發,向市場推廣新的技術和服務。每年拿出收入的3%-4%的投入到研發中。斯倫貝謝08年的投入是8.19億美元,保證了其在競爭中的領先地位。我們講裝備的時候,其實技術和裝備是不分的,技術是通過裝備來實現。
隨著鉆井技術的發展迅速,隨鉆測井技術不斷發展,并逐漸侵蝕電纜測井市場的份額,國家石油公司主導地位越發加強,對石油工程技術服務市場提出新的挑戰。國際商務環境逐漸惡劣,08年9月份金融危機爆發以來,各國政府都出臺了大規模的經濟刺激政策,但是由于國際經濟形勢在惡化,一些國家在挽救本國經濟的同時采取了一些不利于國際貿易的舉措,引起了國際貿易保護主義的抬頭,這樣加劇了各國經濟的困境,延緩了世界經濟復蘇的步伐,對石油工程技術服務也帶來了不利的影響??碧介_發的難度和環境風險不斷加大,油公司已經從陸相已經向深海甚至極地地區進軍,對勘探開發技術與裝備提出了更高的要求,極地海域的條件將更為嚴峻,這樣對我們的技術和裝備要求也更高。中小型地區服務公司的迅速蔓延加大了行業的競爭,如測井市場威德福的迅速崛起,主要是通過收購和兼并其他測井公司,測井收入在99年的時候是1.45億美元,到08年是9.85億美元,年增長率在30%,打破了像斯倫貝謝等三家大公司的壟斷地位。

七、世界海洋油氣勘探技術與裝備。

海洋油氣地質調查,我們在講技術的時候是靠裝備來實現的,所以有的時候我是提到技術不提裝備,主要是海岸、島嶼地質觀察。二,淺海的地質觀察。三,海洋航空地質觀測、海洋地貌調查、海洋地質圖的繪制,海洋非地震物探方法。海洋地球化學勘探,地球化學勘探是低成本的,目前也得到國際上一些大公司的青睞,海洋磁法勘探、電法勘探,這是目前挪威國家石油公司最先進的電磁法勘探的裝備,這是斯倫貝謝公司電磁法勘探的裝備。
海洋四維勘探的裝備和技術目前延伸到開發階段,可以描述出剩余油,因此也受到了油公司的重視。海洋地震船的調查,全球共有22家公司從事海上地震勘探的作業,共有船只125艘,我們看一下整個的地震船的情況,前面是地震船的名稱,下面是參數,我們把目前世界上的地震船參數都列到這個表里了。(PPT)這張圖是世界范圍內地震船的數量和作業項目,海洋勘探鉆井,因為海上主要是用多分子井、大位移井,這個裝備是自升式鉆井平臺、半潛式鉆井平臺、雙塔式半潛式鉆井平臺,深水勘探的時候主要用的是深水鉆井船,這是全球鉆井設備的使用情況,分類的時候,這樣有鉆井船,自升式鉆井平臺等,這是全球設備的使用情況,我們是按地區,像西非、東南亞、地中海、波斯灣等。
海洋油氣開發技術與裝備,首先我們介紹一下開發技術,海洋的開發,技術上和陸地上,在技術上的原理都是一樣的,但是因為海洋開發時間比較短,15-20年左右,因此海洋技術和陸上技術又有區別,首先是低井網密度、高采油速度。因為陸上,井打得越來越多越好,海上要少打井,一套井網開采多套油層,因為陸上不同的井網開采不同的層析,海上就不一樣,一定要用一套井網。人工舉升增大生產壓差,提高采油速度。采用面積井網注水開發油田。海洋的聯合群體開發,因為海洋開發成本都比較高,這樣我們在開發一個大油田的時候,比如這個油田比較好,這樣我們建一套的裝備和管線,把周圍的小油田,用一套設備把它開發出來,這就叫聯合群體開發,這樣降低了整個油田的開發成本,這樣油公司可以獲得較好的經濟效益。

海上油田的開發模式,我們的裝備也是兩種,首先是半海半陸式的,我們采油的這些裝備在海里,但是油氣分離的裝備是在岸上,這樣我們叫半海半陸式開發。這張圖是英國北海的一個項目。另外還有一個全海式開發方式,什么叫全海式?就是采油采氣在海上,但是油氣分離也在海上,我運到岸上的時候,油和氣就是商品,首先有幾種方式,向裝機固定平臺的全海式方式,這是半潛式平臺的,我們可以看不同的裝備,這個浮式,這個是墨西哥灣的一個全海式,下面是挪威北海油田的全海式,這樣的也是挪威北海油田的FPSO全海式開發方案,下面是巴西海域的。
這個是全球浮式生產設備的統計情況。
八、開發裝備。因為開發裝備隨著從淺水到深水劃分得比較系統,開發裝備劃分了像定位系統、設備模塊、海工結構物、外輸系統、水下裝備、工程船舶等。首先看一下鉆采平臺,這個是不同的平臺,有不同的水深要有不同型號的裝備。油氣系統,我們在陸上開發的時候有一個計量間和中轉站,還有一個聯合站,實際從計量間到聯合站,應用的裝備是油氣水分離的,FPSO油氣水在船上實現了分離,這樣不用建很長的管線,減少成本,所以FPSO降低了開發成本。
目前海上連續油管作業裝備是一個比較大型、比較先進的裝備,有注入頭、滾筒、控制室、驚嚇鉆機組合、井控系統等。這個是哈利伯頓公司目前的裝備。(錄像)這一套裝備是集成的,這個是連續油管,進到注入頭,給它動力,將它下到井底。下一個是進入儲層,定位非常準確,可以停到任何一個位置。下注過程中可以監控出它的深度。海上鋼絲繩的作業,目前油公司也比較歡迎這種作業,是一個比較經濟有效的。國外直井很少,多數是多分子井、大位移井或者水平井,所以鋼絲繩作業的時候一定要有一個驅動輪。在海洋的生產過程中,目前都是壓裂投產,我們看一下哈利伯頓一個世界領先的技術。這個裝備下入一次完成兩種作業,然后再進行第二個儲層,到第二個儲層進行定位,然后進行射孔,然后進行壓裂。這項技術在海洋勘探開發中是非常適用的技術。下面我們看一下貝克休斯進行油管作業的一個裝備,這套自動化的裝備是怎么完成它的作業的,現在是把作業工具下到井底,然后有一個定位系統,我們看一下是一個液壓系統進行定位,膨脹,然后定位,定位以后就可以進行作業,下面有一個切割的裝置,連續油管給它切開,這樣可以打撈上來,就完成了作業。
目前我們講到了海洋主要都是多分子井,其他多分子井,劃分的時候,種類也叫水平井,目前我們在海洋作業里,地質條件越來越復雜,要求我們的裝備在不同儲層有不同的傾角,裝備作業的時候,要實現你的自動化程度高,而且進入儲層要非常準確,我們看一下哈利伯頓的一項目前世界頂尖的技術,它是一個定向射孔的技術。是一個定向射孔的裝置,就是我們說的設備,可以完成大段上百米的儲層進行射孔,因為海上勘探開發的油田,一般都要找它的儲量豐度比較高的,就是單井產量要高。下面看到的是它的定位系統,這個定位系統設計得非常巧妙,根據中國人從小玩不倒翁,在這個原理基礎上通過一些非常巧妙的設計完成它的定位系統。

下面是下入的過程,剛才講到了常規油氣資源,目前開發已經達到了飽和,而且目前我們找到的都是一些資源環境比較差的地方來開采海洋的油氣,而且地質構造都比較復雜,我們看一下它在下入井筒的過程中,現在是一個直井段,射孔裝置在直井段下入,這個儲存,儲層幾乎平行于海平面,我們在壓裂射孔的時候,就是壓裂投產,這是目前的油公司油氣井生產的必備技術,我們看到這個儲層是上下的,所以我們叫做定向射孔。而且射孔,可以365度地進行射孔,哈利伯頓的這項技術射孔是定位以后點火,進行射孔,下面看一下它射孔以后儲存的圖形,射的是一個薄層,只能沿兩個方向射,要是厚層可以365度,目前國際上最先進的裝備我們就介紹到這兒。

九、國外海洋油氣勘探開發發展的經驗。

第一,是重視基礎地質研究、調查評價工作,尤其重區域石油地質條件的研究和類比。
第二,重視海上油氣勘探開發科技攻關,鼓勵新技術、新方法的應用。美國曾多次國家出錢,在墨西哥灣開發一些海上技術和裝備,用于深水的油氣開采,效果也很明顯。另外在國外制定一些優惠政策,實施改革和對外開放,鼓勵引進外資和合作進行勘探開發。美國95年通過了一個礦區使用費補助法,規定隨著水深的增加,礦區使用費逐漸減少,推動了墨西哥灣的勘探和開發工作。還有其他國家有很多,包括印度尼西亞都是,深水的時候可以免收你的使用費,這樣發展了深水技術和裝備。
世界海洋油氣勘探開發技術與裝備的展望,目前它的發展方向還是智能化,現在有大型化、高速化、精密化、電子化、自動化、深水化、環?;?。

結論與認識,墨西哥灣、西非及巴西等海域將繼續引領全球海洋石油勘探開發技術與裝備的潮流,發達國家勘探開發技術與裝備日漸成熟,以上是結論。

(來源:全球石油網)

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