深海油气勘探中的海底地形勘测技术

在简述船载多波束测深系统、三维地震、AUV搭载的多波束系统测量深水水深原理的基础上,利用实测数据,从勘测结果的分辨率、精度以及勘测成本方面比较了这三种深海油气海底地形勘测方式,并根据比较结果给出了在深海油气勘探的不同阶段海底地形勘探的方式。总体和初步勘探阶段可以使用效率和精度都较高的船载多波束和地震勘探,在大比例尺详查阶段,使用AUV搭载的多波束系统。这样,既能发挥各自的长处,又能使深海油气勘探经济有效的实施。     

海底可视技术在大洋科考中的应用和发展趋势

海底可视技术是一种直观地进行海底调查的手段,在大洋科考调查中发挥着重要的作用。文中介绍了海底摄像、电视抓斗和无人缆控潜水器(ROV)等海底可视设备在大洋科考中的应用情况,并提出了自治水下机器人(AUV)在大洋科考中的应用趋势。     

青岛近岸海域浮游动物群落结构特征

以2020年8—9月在青岛近岸海域进行的浮游动物调查数据为基础,分析了该海域浮游动物的群落结构特征。调查海域共发现浮游动物成体29种,浮游幼虫14类,其中浅水Ⅰ型网调查发现成体27种,浮游幼虫14类,浅水Ⅱ型网发现成体24种,浮游幼虫12类;浅水Ⅰ型网和浅水Ⅱ型网调查浮游动物平均丰度分别为128.4 ind./m³、1 010.9 ind./m³;平均生物量(湿质量)为37.7 mg/m³、101.3 mg/m³;平均多样性指数为2.18、2.11;平均丰富度指数为0.95、1.77;平均均匀度指数为0.54、0.70;浅水Ⅰ型网采集的浮游动物种类数量略多于浅水Ⅱ型网,但浅水Ⅱ型网得出的丰度和生物量远大于浅水Ⅰ型网。在群落多样性评价指数方面,两种网具调查结果有一定的差异。     

基于ROV的近海底地形测量及其在马努斯盆地热液区的应用

针对重点的特殊深海研究区（如热液冷泉、洋中脊区域）,在船载多波束数据获得研究区大面积地形资料的基础上,有必要选取典型深海小靶区进行高分辨率地形测量为进一步深入研究提供保障。根据船载多波束实测数据选取PACMANUS热液区作为靶区,基于长基线定位,利用“发现”ROV搭载多波束系统进行近海底全覆盖地形测量。结果表明,依托于船动力定位系统及差分GPS,长基线为ROV提供了可靠的高精度定位,使得近海底测量的地形数据分辨率数倍优于船载多波束测得的地形数据的分辨率。高分辨率地形清晰的显示了PACMANUS热液区锥形丘体等特殊微地形,与已发现的热液点和火山区有很好的对应。进一步分析发现,该区域活动的热液区主要发育于坡度大于30°斜坡上的地形突变区,其成因仍需深入研究。利用ROV搭载多波束近底测量是获取深海小靶区高分辨率地形的可靠途径和方法,有利于提高深海海底研究的针对性,将促进我国深海科学研究的发展。     

荔湾3-1气田海底管道深水段地质灾害特征

基于船载多波束测深、浅地层剖面和深水浅层高分辨多道地震剖面等数据资料,以我国第一个深水气田—荔湾3-1气田海底管道路由区深水段(200m)为研究区,划分海底地形地貌分区,识别可能危害海底管道的地质灾害类型,分析其特征与分布规律。结果表明,研究区内主要地质灾害类型为海底峡谷、海底滑坡和滑塌、古珊瑚礁、海底沙波和大波痕、海底陡坎、断崖和陡坡、碎屑流沉积和浊流沉积等。其中,海底滑坡和滑塌在上陆坡和峡谷谷壁上十分发育,海底滑坡(滑塌)、古珊瑚礁和沙波(沙丘)等影响和威胁着海底管道的铺设与安全运行。     

单波束测深技术在海底管道检测中应用

为查明海底管道的位置和掩埋状态,在海底管道检测中使用了单波束测深技术。对探测过程中海底管道的声波反射特征和解释方法进行了研究,研究结果表明,浅水时反射曲线更能反映管道的真实形态;深水时无论是绕射曲线还是反射曲线均与管道的真实形态有较大差异。波束角会严重影响单波束对海底管道的探测能力。通过对测量记录的分析,可对海底管道的位置、埋设深度和是否发生悬空等状况进行判断。     

埕岛油田海底管道悬空特征及其影响因素

海底管道是海上油气生产的重要设施，而管道悬空是影响其安全运作的主要因素之一。根据海底管道复勘资料，利用ArcGIS对埕岛油田海底管道的在位状态以及分布情况进行分析，重点统计分析了管道悬空特征和悬空规律，并分析了海底管道悬空的原因以及影响因素。结果表明，悬空管道占总调查管道总长度的4.03%，主要分布在水深为5～15 m范围内的三角洲前缘斜坡上。近90%悬空管段的长度<60 m，其中以10～20 m最为常见。超过90%悬空管段的悬空高度<1 m，其中以0.2～0.4 m最为常见。研究区海底管道悬空的主要原因为海床冲刷，其影响因素主要包括沉积物特征、地形地貌以及海洋动力条件。     

深水油气田井场调查技术研究

随着近海油气不断开发，其后续发展能力明显不足，因此深水含油气盆地的开发将成为必然的发展趋势。深水油气田的井场调查是深水油气田开发过程中的一个主要环节，其勘探技术越来越被人们所关注。本文通过深水井场调查的技术要求分析，结合多次组织和参加近海井场调查的工作经验，指出深水油气田井场调查的技术难点在于用于探索海底表面障碍物分布情况、勘测海底地形地貌特征、了解中浅地层结构等这类勘探技术上。由于这些勘探技术受声纳技术特点的限制，国外已经采用了DEEFTOW、ROV或者AUV技术，将一些关键调查设备与海底保持一定的高度来实现勘探技术目标，并已经取得成功的尝试，因此，研究、发展和不断地完善这类贴近海底多参量勘查技术十分重要。     

应用于龟山岛热液喷口探寻的散射光式水下浊度仪研制*

位于台湾岛东北部的龟山岛热液区属浅水型海底热液活动区,已探明有超过30处的热液喷口分布在约10—30m的水深范围内。通过机械封装、硬件电路以及配套软件的设计和加工,自制了散射光式水下浊度仪;2011年5月25—30日,使用该浊度仪,对龟山岛附近海域进行了拖航作业,在此次作业的东北方向发现一处新的热液喷口(24°50^′09^″N、121°58^′08^″E);海试结果表明,该水下浊度仪对于浊度较大海域有探测能力,对浊度较小海域的探测精度不高,还有待进一步改进。     

应用重力地质法反演马里亚纳海沟地形

根据重力地质法(Gravity Geological Method, GGM),利用6 736个已知水深点数据和卫星测高重力异常反 演了马里亚纳海沟(142^°36^''~147^°18^''E,23^°~27^°N)1^''×1^''分辨率的海底地形,该计算中的密度差常数为1.20 g/cm³。将反演的地形与实测检核水深数据相比,两者较差标准差为152.9 m,平均误差为(±3.0) m,均方差为153.0 m,优于ETOPO1模型和直接把船测水深控制点格网化后的模型。将重力地质法反演的模型、ETOPO1模型、直接格网模型进行功率谱密度分析,结果显示3种模型在中长波地形能量一致,但对于短波地形,重力地质法模型能量高于其他2个模型,说明重力地质法更能描绘细致的海底地形地貌。选取2条测线与重力地质法模型进行对比研究,结果表明重力地质法在海底地形起伏小的区域优于在海底地形起伏较大区域的反演效果。     

东方1-1海管悬跨分布特征及治理效果分析

海底管道对海上油气田安全生产有着非常重要的作用,对东方1-1海管进行了连续6年的无人有缆遥控水下机器人(remote operatedvehicle,ROV)调查,根据调查数据,分析了海管悬跨的分布特征以及变化情况,按海管悬跨严重程度进行了风险等级分区。结果表明在受水动力影响最大的深水平坦区海管悬跨分布密集,并有逐年加剧趋势,安全风险较大。并对悬跨形成机理和极限悬跨长度进行了分析和阐述。介绍了沙袋支撑和局部抛石填埋悬跨治理方法的原理和优缺点,对比分析了治理效果情况,认为局部抛石治理方法效果优于沙袋治理。     

Allowable span length of submarine pipeline in shallow water

Because of the complex geological conditions of the seabed, submarine pipelines buried beneath the ocean floor become suspended over the seabed under the long-term scour of waves eroding the surrounding sediment. Further, most oil fields were built in offshore areas while the country was developing. This gives the waves seen in shallow water obvious nonlinear features, and the abnormal characteristics of these waves must be considered when calculating their hydrodynamic forces. Particularly under such conditions, these suspended spans of submarine pipelines are prone to damage caused by the action of the external environment load. Such damages and eventual failures may result not only in great property losses but also pollution of the marine environment. The span length of these areas is a key predictive factor in pipeline damages. Therefore, determining the allowable span length for these submarine pipelines will allow future projects to avoid or prevent damage from excessive suspended span lengths. Expressions of the hydrodynamic loads placed on suspended spans of pipeline were developed in this work based on the first-order approximate cnoidal wave theory and Morison equation. The formula for the allowable free span length was derived for the common forms of free spanning submarine pipeline based on the point where maximum bending stresses remain less than the material’s allowable stress. Finally, the allowable free span length of real-world pipelines was calculated for a subsea pipeline project in Bohai Bay. This research shows that, with consideration for the complicated marine environment, existing suspended spans are within allowable length limitations. However, continuing to limit the length of these submarine pipeline spans in the Nanpu oil field will require ongoing attention.     

深水油气田井场调查内容及方法技术研究

随着海洋油气资源开发的深入发展,我国的油气勘探开发已由浅海转向深水海域,深水井场调查是深水油气田勘探开发过程中的一个重要环节,但目前国内尚未开展此项工作,深水井场调查的内容和方法技术较浅水区相比有较大差异,难度较大。通过调研并结合以往浅水区井场调查经验,对深水井场工程地质及环境地质调查的内容和方法技术作了研究。针对深水海区地质环境条件和地质灾害因素复杂等特点,详细探讨了深水井场调查的技术难点和调查研究内容,重点介绍了深水井场调查的技术方法,特别是水下声学定位、深拖、水下机器人和深水地质取样等调查技术,以期为我国深水井场工程地质调查内容和技术方法的研究提供参考。     

埕岛油田海底天然气管道掩埋状况勘测及其影响因素分析

以胜利埕岛油田海底长输天然气管道为例，较系统介绍了海底管道勘测方法，根据调查资料成果，划分了调查地区地貌特征类型，给出了天然气埋设探测状况，总结了水深变化规律和区域水深差异特点，分析了水深变化、海底冲蚀和地质作用等因素对海底管道可能造成的影响，为管道安全生产、灾害预报评估和今后海上工程调查研究提供参考。     

海底管道悬空防护与治理措施浅谈

为了治理一直困扰茂名30万t单点码头的海底管道悬空问题,首先分析了海底管道埋藏状态的识别方法,对国内外海底管线各种悬空治理措施的优缺点和适宜海域进行汇总。在对茂名30万t单点码头海底管道开展了多次路由调查的基础上,针对悬空路段,分别采用人工海草、沉排、碎石回填等不同的防护措施。结果表明,人工海草确实具有明显的降低流速和促进泥沙淤积的功能,但潜水员水下作业工作量较大,不宜在水深大于40 m的海域进行,应避开拖网捕捞海域。水泥沉排在水下较稳定,可有效保护海底管线免受外来损害,但是回淤促淤缓慢。当海床承载力足够时,采用碎石回填办法进行海管维护比较有效,冲刷坑填埋充实,可广泛用于修正悬空。     

影响东海海底管道安全的灾害因素

通过多年的海底管道检测成果,分析了东海海区对管道路由存在威胁的灾害因素,认为可以分为人类活动、海流冲刷、浅部地质灾害和砂质底质等;重点探讨了拖痕、海流冲刷、浅层气和砂土液化等灾害因素的致灾机理和致灾结果,目的是加深对这些灾害的认识,以期在今后的检测中能够及时发现存在的安全隐患,并能采取相应的防范措施,确保海底管道的安全运行。     

海底管道测量声学剖面特征分析

海底管道的位置与埋深测量通常采用浅地层剖面仪等声学手段来实现,由于海管与地层之间的声阻抗差异,会以绕射弧的形态出现在声学剖面中。但当海管埋设于管沟中时,管沟中断棱的绕射与海管绕射易于混淆,给声学剖面图的解译和识别带来困难。基于地震勘探原理,结合浅地层剖面仪的性能、挖沟作业对地层的扰动等,分析了管沟绕射弧的类型与特点、挖沟作业扰动的声学特征等,提出了管沟中海管绕射弧的识别方法。结果表明,正确认识不同类型管沟的绕射、施工扰动产生的绕射等声学特征,才能辨识出海管的绕射现象。实际工作中应根据测量海区的水深、土质、海管属性等多种要素,选用适宜的仪器类型及测量参数。     

斜向波作用下斜坡海床上管线三维冲刷不均衡性研究

由于海床起伏不平,斜坡的存在必然改变波浪对管线及海床的作用特性,进而影响管线三维冲刷。基于波浪港池实验,考虑规则波的作用,采用中值粒径为0.22mm的原型沙铺设与波浪传播方向成45°夹角的斜坡,研究斜向波作用下斜坡上海底管线的三维冲刷特性。通过测量管线下方冲刷坑宽度和深度的差异,分析管线三维冲刷的不均衡性。实验表明:管线的存在使斜坡上的波高有所降低;斜向波作用下管线三维冲刷的不均衡性表现为深度不均衡性和宽度不均衡性,宽度不均衡性主要是管后淤积泥沙的后移引起的,周期对三维冲刷不均衡性的影响比波高对其的影响程度大;管线自深海向近岸延展时,随水深的减小,冲刷深度分为缓慢发展阶段和快速发展阶段。     

海南岛南部近海海底输气管道检测和安全性评价

文章采用磁力测量和侧扫声呐测量方法,对海南岛南部近海海底输气管道进行检测,并根据检测结果开展管道安全性评价。研究表明,研究区海底地形较平坦;检测范围完全覆盖预计区域;小部分管道呈现半裸露状态但未危及安全,管道整体状态良好。定期或不定期对海底输气管道进行检测,可保证管道安全,避免天然气泄漏造成海洋环境污染。