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世界深水油气勘探现状、 发展趋势及对我国深水勘探的启示

来源:中国石油勘探 2007年第6期 日期:2011-05-09 浏览量:
(中国石油勘探开发研究院杭州地质研究所,浙江省杭州市 310023)
摘 要:深水海域油气资源丰富,已成为当前热门的油气勘探领域。深水油气产量及所占比重不断增长,全球深水油气产量从1996年的不足2×108bbl增长到2005年的14×108bbl,全球深水油气产量占海洋油气总产量的比重分别由2004年的10%和7%,将增至2015年的25%和12%。深水勘探是当前油气勘探成功率最高、效益最好的勘探领域。与此同时,随着深水油气勘探的逐渐深入,也面临着越来越多的各种难题,如油藏规模越来越小、油藏流体越来越复杂、作业海域环境越来越恶劣,以及对技术的要求越来越高等。为了解决这些问题,高分辨率三维地震技术、四分量/四维(4C/4D)地震技术、大位移水平井及分支井技术、智能完井技术、各种深水作业平台以及越来越智能化的海底生产系统等,正日益广泛应用于深水油气的勘探开发中。我国深水区为浅水区的延伸,与已取得众多成功发现的浅水区油气地质条件相似,油气成藏条件优越,配套良好,具有良好的油气前景,最新的荔湾3-1-1井取得的重大发现亦证实了此点,因此,应加快勘探开发的步伐,充分利用深水区丰富的油气资源。
关键词:深水油气;深水勘探;油气勘探;勘探对策
1世界深水油气勘探现状
深水油气勘探始于20世纪70年代,现已遍布各大洋的18个深水盆地。截至目前,深水钻探世界纪录为水深3095m[1]。全球深水区油气资源丰富,据美国地质调查局和国际新能源机构估计,全球深水区最终潜在石油储量有可能超过1000×108bbl[2]。随着深水油气勘探的不断深入,其值可能远超此数。
当前油价高企,深水油气投资迅猛增长。据Douglas-Westwood公司《2006—2010世界深水市场预测》介绍,2006—2010年,全球深水区投资总计每年将超过200亿美元,年均增长7.3%。其中北美、南美和非洲投资最多,而亚洲和南美增长速度最快。近年来,深水油气产量快速增长,深水油气产量所占比重越
来越大。全球深水油气产量从1996年的不足2×108bbl增长到2005年的14×108bbl。据Wood Mackenzie公司介绍,自20世纪90年代以来,全球深水区油气产量快速增长,至2005年产量超过400×104bbl/d;另据Douglas-Westwood公司在《2005—2015世界海洋油气预测》报告中介绍,2004年海洋石油和天然气的10%和7%分别来自深水区,而2015年这个比例将分别增长至近25%和12%。当前,世界深水油气勘探主要集中在墨西哥湾、南大西洋两岸的巴西与西非沿海三大海域,被称为深水油气勘探的“金三角”[3~7]。这3个地区集中了当前大约84%的深水油气钻探活动,其中墨西哥湾最多,占到32%;其次为巴西,占30%;第三为西非,它们集中了全球绝大部分深水探井和新发现储量。此外,北大西洋两岸、地中海沿岸、东非沿岸及亚太地区都在积极开展深水勘探活动。近来,挪威和俄罗斯准备在巴伦支海域
联合开展油气勘探。
据美国IHS公司能源部最新介绍,2005年全球共有34个主要的油气发现,深水区油气发现至少有11个, 其中安哥拉4个、刚果1个、赤道几内亚1个、挪威1个、印度2个、墨西哥湾2个。西非沿岸深水区在近年深水油气发现中扮演着重要角色。2005年在南亚的印度也取得了深水发现,展示了该区深水区油气勘探良好的前景。
虽然深水油气勘探在全球广泛开展并已成为石油公司勘探的热点领域,但当前全球深水油气业务主要集中在美国、英国、法国、巴西等国的石油公司手中。
2世界深水油气勘探面临的问题
深水区以其丰富的油气资源、较大规模的储量、产量高、效益好等特点引起人们的浓厚兴趣,但随着作业海域不断扩大、水体深度不断增加,其面临的问题也越来越多。
2.1油藏规模越来越小
随着勘探的不断深入,早期易于发现的大型构造圈闭越来越少,随之而来的是规模较小的中小型圈闭。
这些边际油田的勘探开发风险增大,很可能因达不到目前经济开采门槛而导致无法开发。以墨西哥湾为例,近年来发现的油气藏规模平均较20世纪90年代后期要小得多。
2.2油藏流体越来越复杂
随着勘探开发的深入,不断发现高蜡、粘稠及超重原油,这些品位较低的原油既不容易采出,又容易堵塞管道,从而增加开发成本和风险。此外,高温高压也增加了油气藏勘探开发的难度和风险。
2.3越来越恶劣的海洋作业环境
随着勘探开发活动不断向深水和自然环境恶劣海域等新领域推进,面临着越来越恶劣的海洋作业环境。
风浪、洋流以及飓风等可对海洋油气勘探生产造成极大危害,如2005年的“卡特里娜”飓风对墨西哥湾的油气生产平台和炼油厂造成了极大的损坏,造成油气减产甚至停产。
2.4新技术要求越来越高
由于水深增加、油藏流体变复杂以及越来越恶劣的海洋作业环境等,对新技术和装备等提出了更高的要求。如高分辨率的三维地震成像技术,四分量/四维(4C/4D)地震技术,更先进的钻井完井技术,结构更稳定、强度更大、更耐腐蚀性的深水平台,以及更智能化的海底生产系统等。此外,越来越多的海底设施、低温、盐层、海底地形、深海环境和生物的保护以及相关法规等,都是深水油气勘探开发中需要面临和解决的问题。
3世界深水油气勘探发展趋势
随着科技的发展,人们能够进行油气勘探生产活动的海域范围不断扩大,深水油气勘探主要有以下发展趋势。
3.1深水勘探开发成本越来越低,周期越来越短
科技创新和技术改进大大降低了深水油气勘探开发的成本。当前的深水油气勘探开发综合成本已接近陆上油气勘探开发成本,有些地区甚至已大大低于平均成本,每桶石油的成本已从10年前的6美元下降到2003年的不到4美元[8],深水油气项目的开发周期从20世纪90年代以前的8年多缩短至90年代后期的5~6年。今后这一趋势还将进一步发展。
3.2广泛应用地震技术
海域地震勘探具有速度快、采集量大、质量高、成本低、数据处理及时等特点。由于深水钻井成本高,因而更多地依赖地震勘探工作。
在深水油气的勘探开发中,高分辨率的三维和四维地震技术已经得到越来越广泛的应用,而且成效显著。通过这一技术并结合有关钻、测井资料,可准确刻画储层空间展布,监控油藏流体动态,从而建立更为有效的油藏地震地质模型,进而可对开发部署方案进行调整和优化,提高单井储(产)量,降低钻探成本,提高钻探成功率和投资回报率。
位于安哥拉17号深水区块的吉拉索尔(Girassol)油田是当时水深最大、开发最为成功的深水油田。从1996年发现吉拉索尔油田开始至1998年开发方案的通过,先后进行了两次三维地震,并分别建立了两个油藏模型。1998年至2001年底,又做了两次三维地震,并建立了两个油藏模型。2001年投产后至2004年底,根据生产实践又做了两次四维地震,对油藏流体进行动态监控,并建立了两个油藏动态地震地质模型。在不断进行地震勘探工作的基础上,准确认识了油田地下地质情况,从而缩短了钻探时间,提高了钻探成功率,并通过开发环节的有效采注等措施,做到了油田的快速高效开发。
地震资料除了用于构造解释、储层预测、油藏模拟等常规应用外,还广泛应用于海底地形地貌研究、油气田开发概念设计、断层封闭性研究和钻井类别(水平、分支井等)确定等,地震在深水油气勘探开发中的作用至关重要。
此外,多波多分量地震技术、随钻地震技术以及三维可视化技术也得到了越来越广泛的发展和应用。
3.3钻井新技术的广泛应用
在深海海域钻井勘探,钻探难度大,成本高,每口井钻井费用平均为2000~5000万美元,钻完井费用一般占总项目经费的50%以上。因此要求少钻常规井,多钻长距离水平井、分支井,从而提高单井产量和控制储量,缩短开发周期。
水平井在国外海上油气田开发中已经得到了广泛的应用。北海的许多油气田都用水平井进行生产。目前,国外单井总水平位移最大已经达11000m[9]。近年来,分支井钻井技术在国际海洋油气田开发
中也得到了广泛使用。利用分支井可减少开发油藏所需平台数量及平台尺寸,因为深水平台成本也很高。分支井可钻达多个油气层或含油气储集体,从而大大提高单井产量。
同时,随钻测井、旋转导向钻井、三维显像等技术、智能完井技术、可扩张管柱技术等也有了迅速发展,铝合金钻井隔水管也得到了广泛应用。
3.4深水平台技术的多样化和综合化
深水平台主要有顺应塔平台(Compliant tower)、张力腿平台(TLP)、立柱式平台(Spar)、 半潜式平台(Semi)以及浮式生产储油装置(FPSO)等。顺应塔平台:主体为一细长导管架,支撑上部平台。适用水深范围一般为300~700m。主要优点有:干井口、对荷载变化承受能力较大、在适用水深范围内用钢量较省、采用简单传统导管架建造方法、安装方法灵活等;主要缺点为适用水深有限。
张力腿平台:由数个竖直柱形浮体与水平浮体联结而成,并支撑上部模块,每个柱体有多根锚缆锚固于海底。适用水深范围一般为100~2400m。主要优点有:干井口、可采用悬链式立管、浮体与上部模块一体化可在建造码头边进行、维护费用较低等;主要缺点有:对荷载变化承受能力较小、不利于后期侧置钻井、张拉索易于疲劳等。
立柱式平台:主体为单个大型竖直柱形浮体,支撑上部模块,并由多根锚缆锚固于海底。适用水深范围一般为550~3000m。主要优点有:稳定性高、干井口、易于采用悬链式立管、对荷载变化承受能力较大、有利于后期侧置钻井、维护费用较低等;主要缺点为需要大型海上吊装船在平台现场安装上部模块。
半潜式平台:由数个竖直柱形浮体与水平浮体联结而成,并支撑上部模块,并由多根锚缆锚固于海底。
适用水深范围一般为80~2500m。主要优点有:可用多根柔性立管、浮体与上部模块一体化可在建造码头边进行;主要缺点有:仅适用于湿井口、维护费用较高、疲劳问题对立管不利、对荷载变化承受能力较小等。
FPSO:主要由海水脱硫装置、原油处理装置、电泵、发电机和原油存储罐组成,船体由锚缆系泊。适用水深范围一般为50~2350m。主要优点有:甲板面积大、垂直承载能力充足、成本低、制造周期短、具有储油能力而无需建立管道输出网等。它在目前全球的浮动生产装置中居主导地位。
近年来,深水钻井平台出现了多样化和综合化趋势。多样化就是不断改进平台性能,平台的样式不断创新,如改进浮筒形态、改进浮体结构、增加平台的稳定性和强度、改进深水立管技术等。综合化就是通过共用一个综合平台将多个边际油气田联结在一起,从而大大降低开发成本。如墨西哥湾NA Kika 综合平台就将6个油田联结在一起。当今世界上生产井口离主生产平台的最大距离已达100km之远。
3.5水下生产技术的发展趋势
水下生产系统是将油气生产装置及辅助设施的部分或全部直接放置在海底,成为一个完整的水下工程建筑物,进行自动采油、集油、输油生产的系统。巴西75%油气储量位于深水—超深水区,因而迫使其成为发展深水和海底技术的先驱。巴西先后对300~1000m水深水下生产系统、1000~2000m水深海底多相泵、海底电潜泵和海底分离系统进行了研究。英国也对海底多相流油气管输动态模拟、多相计量、遥控操作等关键
技术进行了研究。今后深水油气田水下生产系统将着重进行深水条件下大排量多相流混输、水下井口集成、全自动水下设备的安装、维护及管理技术的研究。总之,深水油气勘探开发技术的发展体现在与油
气勘探开发有关的各个方面,同时也体现在技术进步、项目管理、环境保护等其他方面。总体而言,经过数十年的探索,对勘探和开发水深小于3000m的深水油气田的技术已基本成熟。
4对我国深水勘探的启示
4.1我国深水区特点及深水勘探现状
我国具有油气远景的深水区主要位于东海冲绳海槽和南海西南部诸盆地。尤其是南海深水区,水深大多介于500~3000m之间,具有与大西洋被动大陆边缘盆地群相类似的发育背景,与已取得众多发现的浅水区油气地质条件相似,油气生成的物质基础丰富,储集条件优越,圈闭发育,生储盖配套良好。最新一轮油气资源评价认为,仅我国南海深水区的石油资源量可达76×108t,天然气资源量可达4.4×1012m3,展现了良好的油气勘探远景。
当前,我国深水油气勘探处于起步阶段。通过与国外石油公司的合作,目前在我国南海北部的珠江口盆地已开始一些深水勘探活动。2002年12月中海油与哈斯基石油公司签订了我国第一个深水区合同——南海珠江口盆地40/30深水区块合同,揭开了我国进军深水区的序幕。2006年4月底,哈斯基石油公司在珠江口盆地的深水区块开钻井一口水深达1500m的预探井。该井现已取得突破,钻遇56m气层,初步估计天然气储量1000×108m3。这进一步证实了我国深水区良好的油气前景。
这些油气勘探活动主要位于南海北部陆架区,在广阔的南部海域我国还没有实际勘探活动。鉴于南海复杂的国际形势,如何在“主权在我、搁置争议、共同开发”的原则下,加速和平开发利用南海油气资源,是一个需要大智慧的十分紧迫而敏感的问题。
4.2我国深水油气勘探对策
我国海洋油气勘探开发业务起步晚,深水油气勘探开发的装备和技术都很欠缺甚至是空白。随着国民经济的高速发展,能源缺口和对外依存度也越来越大,亟须开发我国海域、特别是深水区丰富的油气资源。
(1)通过对外区块招标或实施“走出去”战略,收购国外从事深水业务的油气公司或参加国外深水区块的招标,与拥有深水作业能力的油气公司捆绑在一起,从中学习先进的深水勘探开发技术、管理理念和丰富的经验。
(2)加强自主勘探,立足自身,同时利用国外先进技术、资金优势,并可制定适当的优惠政策。
(3)鉴于当前国际、国内形势,南海深水勘探应提前做好技术和人才准备,通过和平外交手段开创南海油气勘探开发新局面。
深水是当今世界油气勘探开发的热点领域,也是我国具有良好油气前景的勘探开发领域。积极勘探开发我国深水海域油气资源,将为我国油气增储上产、满足国民经济快速发展需求以及降低对外依存度发挥重要作用。