[科普中國]-海洋開發(fā)船

簡介

海洋開發(fā)船也即海洋工程產(chǎn)品，主要為海洋科學調(diào)查和海洋開發(fā)提供一切手段和設(shè)備。而海洋工程的主要內(nèi)容可分為資源開發(fā)技術(shù)和裝備設(shè)施技術(shù)兩大部分。主要用于資源開發(fā)（海底油氣鉆采、深海礦物采掘、海水資源利用、海洋捕撈、海洋能源等）、裝備設(shè)施（海洋探測裝備、潛水、海洋土木建筑、防污染等）。

海洋開發(fā)用船在分類上主要分為海洋資源開發(fā)船、生物資源開發(fā)船、海洋能源開發(fā)船、海水資源利用船和海上、海底空間利用船及海洋調(diào)查船。而海洋資源開發(fā)船又分為油、氣田開發(fā)船（海洋地質(zhì)勘探船、海上鉆井裝置、采油生產(chǎn)平臺等）和海底采礦船及海水提鈾船。詳細分類見右圖1。2

分類海洋石油鉆井平臺鉆井平臺用于海上鉆井作業(yè)，是開發(fā)石油資源的海洋工程結(jié)構(gòu)，具有高于水面或被托出水面，能避開波浪沖擊的平臺甲板。平臺甲板多數(shù)為三角形或四邊形，分上下兩層，設(shè)有井架、鉆機等鉆井設(shè)備和鉆管、泥漿泵等鉆井器材，備有相應(yīng)的工作場所、儲藏部位和生活艙室等?，F(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的鉆井平臺主要有半潛式和自升式(圖2)。總的發(fā)展趨勢是由固定式發(fā)展到移動式，作業(yè)水深由淺水到深水，離岸作業(yè)距離由近而遠，經(jīng)受風浪能力由小到大。2

1、半潛式鉆井平臺

半潛式鉆井平臺由平臺本體、立柱和下體或浮箱組成。此外，在下體之間、立柱之間、立柱與平臺本體之間有一些支承連接，工作時下體或浮箱潛入水中。在深水區(qū)作業(yè)時，需依靠定位設(shè)備，一般為錨泊定位系統(tǒng)。新發(fā)展的動力定位技術(shù)用于半潛式平臺后，最大作業(yè)水深可達3000米。半潛式與自升式鉆井平臺相比，優(yōu)點是工作水深大，移動靈活；缺點是投資大，維持費用高，需有一套復(fù)雜的水下器具，有效使用率低于自升式鉆井平臺。2

2、自升式鉆井平臺

自升式鉆井平臺由平臺、樁腿和升降機構(gòu)組成，平臺能沿樁腿升降，無自航能力，一般用于淺海，通常其作業(yè)水深在150米左右。1953年美國建成第一座自升式鉆井平臺，這種平臺對水深適應(yīng)性強，工作穩(wěn)定性良好，發(fā)展較快。工作時樁腿下放插入海底，平臺被抬起到離開海面的安全工作高度，并對樁腿進行預(yù)壓，以保證平臺遇到風暴時樁腿不致下陷。完井后平臺降到海面，拔出樁腿并全部提起，整個平臺浮于海面，由拖輪拖到新的井位。2

儲油船海上浮式生產(chǎn)儲油船（簡稱FPSO）是集生產(chǎn)處理、儲存外輸及生活、動力供應(yīng)于一體的海洋工程產(chǎn)品。同時它還具有高投資、高風險、高回報的特點。

海上浮式生產(chǎn)儲油船儼然是一座“海上油氣加工廠”，它把來自油井的油氣水等混合液經(jīng)過加工處理成為合格的原油或天然氣，成品原油儲存在貨油艙，到一定儲量時經(jīng)過外輸系統(tǒng)輸送到穿梭油輪。FPSO系統(tǒng)作為海上油氣生產(chǎn)設(shè)施，主要由系泊系統(tǒng)、載體系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝系統(tǒng)及外輸系統(tǒng)組成，涵蓋了數(shù)十個子系統(tǒng)。具有抗風浪能力強、適應(yīng)水深范圍廣、儲/卸油能力大及可以轉(zhuǎn)移、重復(fù)使用等優(yōu)點，廣泛適合于遠離海岸的深海、淺海海域及邊際油田的開發(fā)。其典型產(chǎn)品如大連船舶重工集團有限公司負責為中國海洋石油總公司建造的15萬噸級“海洋石油118”(圖3)，該船于2014年8月提前交付使用，使之在中國南海投產(chǎn)的時間提前了兩個月，原油日處理能力最高達到56000桶，服務(wù)壽命為30年。

FPSO通常與鉆油平臺或海底采油系統(tǒng)組成一個完整的采油、原油處理、儲油和卸油系統(tǒng)，其作業(yè)原理是通過海底輸油管線接收從海底油井中采出的原抽，并在船上進行處理，然后儲存在貨油艙內(nèi)，最后通過卸載系統(tǒng)輸往穿梭油輪。

隨著世界各國石油需求量的增長，新一代的FPSO技術(shù)在不斷涌現(xiàn)。例如，一種集可長時間大量儲存、運輸、生活與一體的多功能船舶FSO；將油氣鉆井設(shè)備并人FPSO，集開采、生產(chǎn)加工、運輸與一體的FDPSO；用于天然氣運輸、加工、儲存的浮式船舶FSRU等，這些都是海洋石油開發(fā)中非常重要，也是較具應(yīng)用前景的裝備。2

海洋調(diào)查船由于人們對海洋資源的重視和軍事上的需要，近年來對海洋的自然現(xiàn)象，包括物理、化學、地質(zhì)礦物、地理、生物、氣象、水文、海底地形地貌和考古等各方面進行了大量綜合性的調(diào)查研究，致使海洋科學迅速地發(fā)展起來，于是海洋調(diào)查成了一項專門的業(yè)務(wù)。為了適應(yīng)這種需要，不少國家都著手大量建造專用的海洋調(diào)查船舶，屬于海洋調(diào)查性質(zhì)的深潛器也相應(yīng)發(fā)展起來。

海洋調(diào)查船是活動的海洋研究基地，可分為綜合調(diào)查、氣象調(diào)查、漁業(yè)調(diào)查、定點調(diào)查等。根據(jù)不同的海區(qū)和不同的任務(wù)，調(diào)查船的大小，技術(shù)性能和所裝備器材的復(fù)雜程度，可以有很大的差別。對海洋調(diào)查船的一般要求是：要具有堅固的船體和優(yōu)良的航海性能；大的續(xù)航能力和經(jīng)濟的航行性能；供設(shè)置實驗室和資料保存等所需的艙容；便于工作的寬敞的甲板面積和裝載觀察儀器的空間；投置入海中的觀察儀器和取樣設(shè)備的起卸裝置，給工作人員創(chuàng)造方便的工作條件和居住條件等。觀察精度要求較高的調(diào)查船，主要的儀器應(yīng)加防震裝置，船舶能微速航行和小的回轉(zhuǎn)半徑等。有的海洋調(diào)查船上還帶有直升飛機協(xié)助調(diào)查工作。

圖4是海洋地質(zhì)調(diào)查船。3

深潛器（艇）對海洋進行科學考察，其中有許多項目僅用水面船舶還不能滿足要求。例如對海洋重力測定，利用潛艇潛航不受波浪的影響，可測到比較精確的數(shù)據(jù)。對北冰洋冰層下的考察；對深海海底的地質(zhì)地貌的直接觀察和采集標本；用于反潛作戰(zhàn)的水聲研究；搜集沉船和撈取沉入海底的特定物體等，這些工作都需要特殊裝備的淺海和深海深潛器(艇)來完成。

近代深潛器(艇)一般都有一定活動能力，但使用前多數(shù)由大型水面船舶系帶到現(xiàn)場，然后從母船甲板上放下，對海底進行研究和考察。母船設(shè)有維修工場、研究室、住艙、作業(yè)甲板及起卸吊桿裝置等。

深潛器(艇)有多種，下面僅簡單介紹兩種：

1、系纜深潛器

此類深潛器共同特點是自身通過一條纜索與水面母船連接。早期，纜索只作系結(jié)深潛器與母船之用。近年來，此種纜索往往兼作由水面母船供電給深潛器的電纜兼作拖纜之用。

圖5為可在一定范圍自行活動的球形殼體深潛器。3

2、深潛艇

此類深潛器外形制成船(艇)形，見圖6。與一般的潛艇不同，它的操縱和觀察室是用特厚高強度鋼板制成的耐壓鋼球，人員在球內(nèi)工作，此艙室也可由一個或幾個鋼球申連組成。鋼球前下端有觀察窗和機械手等裝置。3