从古罗马时代开始，人类就开始关注海洋这片蔚蓝色的水域。为了生存，各帝国的“蓝色圈地”运动几乎从未停止，那里是人类最后的资源宝库，人类也在逐步迈向深海。 油气开采新战场 近半个世纪以来，石油时代即将终结的预言始终催促着勘探者前进。1956年，美国著名石油地质学家哈伯特预言，美国石油产量将在10～15年之内达到峰顶，此后将不断下降。1974年，哈伯特更进一步将预言扩大到全球范围，认为世界石油产量在1995年达到峰顶。持“石油峰值论”的学者保罗・罗伯茨在《石油的终结》一书中，将欧佩克国家峰顶出现的时间设在了2025年前，而非欧佩克国家很可能在2015年前就会达到这个拐点。应该说，深海石油的开发和飞速发展，使得一个又一个预言被推迟。 深海这个概念是随着时代的发展不断变化的。100年前，可能50米就是深海；50年前，100米才算是深海。而且，这个概念在各个国家也不尽相同：巴西是以300米为深水，1500米为极深水；其他一些国家，包括美国，是以500米为限，极深水都是1500米。按国际石油界的定义，一般将水深500米以内的海域视为浅海，超过这一水深标准则为深海，超过1500米则为超深海。 事实证明，深海石油开发到底能达到多深，谁也不知道。时至今日，国外的作业水深突破了3000米，生产水深达到2500米。预计不久的将来，作业水深将达到3500米以上。 从最近十几年来全球大型油气田的发现情况看，60％～70％的新增石油储量均源自海洋，其中深海中发现的储量大概占45％～50％。因此，深海已成为全世界油气田储量接替的主要区域。 深海采油，技术说了算 1887年，美国人在加州浅海用木桩打基础，建成了世界第一个海上钻井平台。10年后，又以栈桥方式在加州海岸200多米处打出了第一口海上油井。1947年，他们在墨西哥湾建造了第一座钢制石油平台，水深6米。1965年，埃克森石油公司在南加州海域打出了第一口深水油井，水深193米。从此，世界石油工业踏入深海。 归根结底，深海石油竞争，比拼的是资金和技术。其中，最关键的是深海探测和深海钻井。 目前，用于深海探测的主要有无人和载人深潜器、深潜机器人、深海钻探船和深海观测光缆。1960年，美国的“迪里雅斯特”号无人深潜器首次潜入马里亚纳海沟，最大潜水深度超过1万米。迄今，世上的载人深潜器共有5台：美、日、法各1台，俄罗斯两台。2007年，俄罗斯利用“和平1号”载人深潜器，将国旗插在了北极海底。 美国的“杰逊”号机器人曾下潜到6000米深处，日本的“浦岛”号机器人可根据计算机程序自主航行。其正常工作深度为3500米，能够获得高清晰的海底地形和地层构造数据。 1968年下水的美国“格罗玛・挑战者”号深海钻探船长121米，中部钻塔高出海面61米，最大钻探深度7615米。它不用抛锚，以计算机自动控制推进器调整定位。它先后收集了百万卷的资料，证实了海底扩张，功勋卓著。当今最大的深海钻探船当属日本的“地球”号，排水量5.75万吨，在水深2500米的深海也能钻探到7000米深处的地幔。深海观测光缆为美国独家所有，全长52千米，能自动监测记录海底风暴、地震、火山喷发、生物情况等数据。 如影随形的高风险 如同切尔诺贝利核电站的大爆炸和哥伦比亚号航天飞机的失事一样，与高技术相伴的常常是高风险。面对着深海恶劣的自然条件、人类有限的认知和深海勘探及开采采用的复杂工艺等因素，开采深海油田的高风险可谓与生俱来。 在钻井工程上，海上钻井工程设备的结构要复杂得多，海上钻井必须使用钻井平台。由于受海洋自然地理环境的影响，海上钻井工程要考虑风浪、潮汐、海流、风暴潮、海岸泥沙运动的影响，要考虑水深、海上搬迁拖航等因素的影响，陆地钻井工程则无须考虑这些。因此，海上钻井装备从技术上说与陆上类似，但在系统配制、可靠性、自动化程度等方面都比陆上钻井要求更苛刻。除此之外，还有其他一些风险： 首当其冲的就是项目失败的风险。在深海油田探测过程中，存在着极大的不可预知性，对尖端科技的要求也最具挑战性。以墨西哥湾为例，其海床上覆盖着厚厚的盐层，这些盐层厚度并不均匀，很容易将探测波反射回来，使得地质学家难以绕过盐层发现下面是否含有油气构造。但近几年来，随着3D地质成像技术的发展以及计算机处理速度的提升，石油公司已经能够清楚地了解墨西哥湾和巴西近海海底盐层之下的情况。不过，迄今为止，地震成像、声波感应等技术尚在研究中，人类还不能对海底作个全面的CT检查或者拍个断层扫描照片。雪佛龙公司曾不无骄傲地宣称，它近年来勘探的成功率为45％。言外之意，至少有55％的项目没有成功。雪佛龙公司尚且如此，其他公司的项目失败率就不言而喻了。 在深海，时间就是金钱。如果说55％的项目白忙了，那么至少数十亿美元的勘探费和几年的时间也就打了水漂。这还只能算小巫见大巫。因为初期浅尝辄止，投入的只是零头。后期投入才是真正的无底洞。一般来说，深海油田的开采成本是陆地的3～10倍。 当然，整体来说高投入会有高回报。但财神并非处处光临家家惠顾也是事实。 鉴于油轮与船舶抑或油轮与海上设施撞击的偶然因素、钻塔或者油井因故爆炸倒塌的人为或设施因素、海上飓风或海底地震等自然因素以及战争因素等的不可预见性，在海洋石油工业中，泄漏事故如影随形不可避免。事实上，仅在石油工业刚刚踏入深海的1967～1991年的25年问，重大海上漏油事故至少就有11起。 科学客观地说，高风险的概率永远不会为零，人类只能尽量提高技术可靠性，却永远不能杜绝缺陷甚至灾难的发生。 从技术的角度来看，高效率高可靠的预防、应急和堵漏机制及设施的缺失就是一大缺陷。有专家认为，“在1500米这么深的钻井平台投入使用时，对油井的遏制技术却比钻井技术落后”，这令人失望。而这方面，恰恰需要足够先进的高新技术来应对。 海上钻井平台等大型设施的设计、钢铁构件的焊接加工等等永远不会十全十美，缺陷也就防不胜防。在海上恶劣的盐雾盐水环境中，各种设备和构件的老化腐蚀速度必然加快。这就既要有先进的高性能防腐徐装材料，也要有相应的高新技术手段和仪器来检验维护设施，以保证它们完好运行。 在潮湿、多碳氧化合物的海洋中，易产生多氢环境。氢分子分解成原子或离子后吸附在钢材表面，随后扩散至其内部，并逐渐聚集在钢材的各种微观缺陷处，从而产生不均匀的应力应变，使应力集中，进而又富集氢。氢在陷阱位置的聚集使材料的断裂应力下降，以致在材料中出现裂纹，裂纹扩展后导致材料脆断，是为“氢脆”。 “氢脆”常使大型工程架构强度大大降低，从而倒塌。因为没有前兆，防不胜防。除了其他更直接的原因，“氢脆”也往往是钻井平台倒塌、沉没的原因之一。 责任编辑 赵 菲
从古罗马时代开始，人类就开始关注海洋这片蔚蓝色的水域。为了生存，各帝国的“蓝色圈地”运动几乎从未停止，那里是人类最后的资源宝库，人类也在逐步迈向深海。 油气开采新战场 近半个世纪以来，石油时代即将终结的预言始终催促着勘探者前进。1956年，美国著名石油地质学家哈伯特预言，美国石油产量将在10～15年之内达到峰顶，此后将不断下降。1974年，哈伯特更进一步将预言扩大到全球范围，认为世界石油产量在1995年达到峰顶。持“石油峰值论”的学者保罗・罗伯茨在《石油的终结》一书中，将欧佩克国家峰顶出现的时间设在了2025年前，而非欧佩克国家很可能在2015年前就会达到这个拐点。应该说，深海石油的开发和飞速发展，使得一个又一个预言被推迟。 深海这个概念是随着时代的发展不断变化的。100年前，可能50米就是深海；50年前，100米才算是深海。而且，这个概念在各个国家也不尽相同：巴西是以300米为深水，1500米为极深水；其他一些国家，包括美国，是以500米为限，极深水都是1500米。按国际石油界的定义，一般将水深500米以内的海域视为浅海，超过这一水深标准则为深海，超过1500米则为超深海。 事实证明，深海石油开发到底能达到多深，谁也不知道。时至今日，国外的作业水深突破了3000米，生产水深达到2500米。预计不久的将来，作业水深将达到3500米以上。 从最近十几年来全球大型油气田的发现情况看，60％～70％的新增石油储量均源自海洋，其中深海中发现的储量大概占45％～50％。因此，深海已成为全世界油气田储量接替的主要区域。 深海采油，技术说了算 1887年，美国人在加州浅海用木桩打基础，建成了世界第一个海上钻井平台。10年后，又以栈桥方式在加州海岸200多米处打出了第一口海上油井。1947年，他们在墨西哥湾建造了第一座钢制石油平台，水深6米。1965年，埃克森石油公司在南加州海域打出了第一口深水油井，水深193米。从此，世界石油工业踏入深海。 归根结底，深海石油竞争，比拼的是资金和技术。其中，最关键的是深海探测和深海钻井。 目前，用于深海探测的主要有无人和载人深潜器、深潜机器人、深海钻探船和深海观测光缆。1960年，美国的“迪里雅斯特”号无人深潜器首次潜入马里亚纳海沟，最大潜水深度超过1万米。迄今，世上的载人深潜器共有5台：美、日、法各1台，俄罗斯两台。2007年，俄罗斯利用“和平1号”载人深潜器，将国旗插在了北极海底。 美国的“杰逊”号机器人曾下潜到6000米深处，日本的“浦岛”号机器人可根据计算机程序自主航行。其正常工作深度为3500米，能够获得高清晰的海底地形和地层构造数据。 1968年下水的美国“格罗玛・挑战者”号深海钻探船长121米，中部钻塔高出海面61米，最大钻探深度7615米。它不用抛锚，以计算机自动控制推进器调整定位。它先后收集了百万卷的资料，证实了海底扩张，功勋卓著。当今最大的深海钻探船当属日本的“地球”号，排水量5.75万吨，在水深2500米的深海也能钻探到7000米深处的地幔。深海观测光缆为美国独家所有，全长52千米，能自动监测记录海底风暴、地震、火山喷发、生物情况等数据。 如影随形的高风险 如同切尔诺贝利核电站的大爆炸和哥伦比亚号航天飞机的失事一样，与高技术相伴的常常是高风险。面对着深海恶劣的自然条件、人类有限的认知和深海勘探及开采采用的复杂工艺等因素，开采深海油田的高风险可谓与生俱来。 在钻井工程上，海上钻井工程设备的结构要复杂得多，海上钻井必须使用钻井平台。由于受海洋自然地理环境的影响，海上钻井工程要考虑风浪、潮汐、海流、风暴潮、海岸泥沙运动的影响，要考虑水深、海上搬迁拖航等因素的影响，陆地钻井工程则无须考虑这些。因此，海上钻井装备从技术上说与陆上类似，但在系统配制、可靠性、自动化程度等方面都比陆上钻井要求更苛刻。除此之外，还有其他一些风险： 首当其冲的就是项目失败的风险。在深海油田探测过程中，存在着极大的不可预知性，对尖端科技的要求也最具挑战性。以墨西哥湾为例，其海床上覆盖着厚厚的盐层，这些盐层厚度并不均匀，很容易将探测波反射回来，使得地质学家难以绕过盐层发现下面是否含有油气构造。但近几年来，随着3D地质成像技术的发展以及计算机处理速度的提升，石油公司已经能够清楚地了解墨西哥湾和巴西近海海底盐层之下的情况。不过，迄今为止，地震成像、声波感应等技术尚在研究中，人类还不能对海底作个全面的CT检查或者拍个断层扫描照片。雪佛龙公司曾不无骄傲地宣称，它近年来勘探的成功率为45％。言外之意，至少有55％的项目没有成功。雪佛龙公司尚且如此，其他公司的项目失败率就不言而喻了。 在深海，时间就是金钱。如果说55％的项目白忙了，那么至少数十亿美元的勘探费和几年的时间也就打了水漂。这还只能算小巫见大巫。因为初期浅尝辄止，投入的只是零头。后期投入才是真正的无底洞。一般来说，深海油田的开采成本是陆地的3～10倍。 当然，整体来说高投入会有高回报。但财神并非处处光临家家惠顾也是事实。 鉴于油轮与船舶抑或油轮与海上设施撞击的偶然因素、钻塔或者油井因故爆炸倒塌的人为或设施因素、海上飓风或海底地震等自然因素以及战争因素等的不可预见性，在海洋石油工业中，泄漏事故如影随形不可避免。事实上，仅在石油工业刚刚踏入深海的1967～1991年的25年问，重大海上漏油事故至少就有11起。 科学客观地说，高风险的概率永远不会为零，人类只能尽量提高技术可靠性，却永远不能杜绝缺陷甚至灾难的发生。 从技术的角度来看，高效率高可靠的预防、应急和堵漏机制及设施的缺失就是一大缺陷。有专家认为，“在1500米这么深的钻井平台投入使用时，对油井的遏制技术却比钻井技术落后”，这令人失望。而这方面，恰恰需要足够先进的高新技术来应对。 海上钻井平台等大型设施的设计、钢铁构件的焊接加工等等永远不会十全十美，缺陷也就防不胜防。在海上恶劣的盐雾盐水环境中，各种设备和构件的老化腐蚀速度必然加快。这就既要有先进的高性能防腐徐装材料，也要有相应的高新技术手段和仪器来检验维护设施，以保证它们完好运行。 在潮湿、多碳氧化合物的海洋中，易产生多氢环境。氢分子分解成原子或离子后吸附在钢材表面，随后扩散至其内部，并逐渐聚集在钢材的各种微观缺陷处，从而产生不均匀的应力应变，使应力集中，进而又富集氢。氢在陷阱位置的聚集使材料的断裂应力下降，以致在材料中出现裂纹，裂纹扩展后导致材料脆断，是为“氢脆”。 “氢脆”常使大型工程架构强度大大降低，从而倒塌。因为没有前兆，防不胜防。除了其他更直接的原因，“氢脆”也往往是钻井平台倒塌、沉没的原因之一。 责任编辑 赵 菲