海底石油

基本概述

全世界已有100多个国家和地区在近海进行油气勘探，40多个国家和地区在150多个海上油气田进行开採，海上原油产量逐日增加，日产量已超过100万吨，约佔世界石油总产量的1/4，估计到1990年，海底石油的产量将佔世界石油总产量的35—40％。目前，世界最着名的海上产油区有波斯湾、委内瑞拉马拉开波湖、欧洲北海、南美洲墨西哥湾。海上天然气的储量以波斯湾第一，被称为“石油海”；北海第二；墨西哥湾第三。中国大陆架的海底石油产量远景很大，很有可能成为将来的“石油海”。 埋藏在海底的石油和天然气，不论其生成环境是否属于海洋环境，都将列

入海底石油资源。近四十多年来海上石油勘探工作查明，海底蕴藏着丰富的石油和天然气资源。据1979年统计，世界近海海底已探明的石油可採储量为220亿吨，天然气储量为17万亿立方米，佔当年世界石油和天然气探明总可採储量的24％和23％。海底有石油，这在过去是不大好理解的。自从19世纪末海底发现石油以后，科学家研究了石油生成的理论。在中、新生代，海底板块和大陆板块相挤压，形成许多沉积盆地，在这些盆地形成几千米厚的沉积物。这些沉积物是海洋中的浮游生物的遗体（它们在特定的有利环境中大量繁殖），以及河流从陆地带来的有机质。这些沉积物被沉积的泥沙埋藏在海底，构造运动使盆地岩石变形，形成断块和背斜。伴随着构造运动而发生岩浆活动，产生大量热能，加速有机质转化为石油，并在圈闭中聚集和储存，成为现今的陆架油田。

用途

石油产品可分为：石油燃料、石油溶剂与化工原料、润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等6类。其中，各种燃料产量最大，约佔总产量的90%；各种润滑剂品种最多，产量约佔5%。各国都製定了产品标準，以适应生产和使用的需要。

汽油

是消耗量最大的品种。汽油的沸点範围（又称馏程）为30~205°C，密度为0.70~0.78克/立方釐米，商品汽油按该油在汽缸中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区分，标记为辛烷值70、80、90或更高。号俞大，性能俞好，汽油主要用作汽车、机车、快艇、直升飞机、农林用飞机的燃料。商品汽油中增加有增加剂（如抗爆剂四乙基铅）以改善使用和储存性能。受环保要求，今后将限製芳烃和铅的含量。

喷气燃料

主要供喷气式飞机使用。沸点範围为60~280℃或150~315℃（俗称航空汽油）。为适应高空低温高速飞行需要，这类油要求发热量大，在-50C不出现固体结晶。煤油沸点範围为180~310℃主要供照明、生活炊事用。要求火焰平稳、光亮而不冒黑烟。目前产量不大。

柴油

沸点範围有180~370℃和350~410℃两类。对石油及其加工产品，习惯上对沸点或沸点範围低的称为轻，相反成为重。故上述前者称为轻柴油，后者称为重柴油。商品柴油按凝固点分级，如10、-20等，表示低使用温度，柴油广泛用于大型车辆、船舰。由于高速柴油机（汽车用）比汽油机省油，柴油需求量成长速度大于汽油，一些小型汽车也改用柴油。对柴油质量要求是燃烧性能和流动性好。燃烧性能用十六烷值表示愈高愈好，大庆原油製成的柴油十六烷值可达68。高速柴油机用的轻柴油十六烷值为42~55，低速的在35以下。

燃料油

用作锅炉、轮船及工业炉的燃料。商品燃料油用粘度大小区分不同牌号。

石油溶剂

用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料工业做溶剂，或清洗仪器、仪表、机械零件。

润滑油

从石油製得的润滑油约佔总润滑剂产量的95%以上。除润滑性能外，还具有冷却、密封、防腐、绝缘、清洗、传递能量的作用。产量最大的是内燃机油（佔40%），其余为齿轮油、液压油、汽轮机油、电器绝缘油、压缩机油，合计佔40%。商品润滑油按粘度分级，负荷大，速度低的机械用高粘度油，否则用低粘度油。炼油装置生产的是採取各种精製工艺製成的基础油，再加多种增加剂，因此具有专用功能，附加产值高。

润滑脂

俗称黄油，是润滑剂加稠化剂製成的固体或半流体，用于不宜使用润滑油的轴承、齿轮部位。

石蜡油

包括石蜡（佔总消耗量的10%）、地蜡、石油脂等。石蜡主要做包装材料、化妆品原料及蜡製品，也可做为化工原料产脂肪酸（肥皂原料）。

石油沥青

主要供道路、建筑用。

石油焦

用于冶金（钢、铝）、化工（电石）行业做电极。

除上述石油商品外，各个炼油装置还得到一些在常温下是气体的产物，总称炼厂气，可直接做燃料或加压液化分出液化石油气，可做原料或化工原料。炼油厂提供的化工原料品种很多，是有机化工产品的原料基地，各种油、炼厂气都可按不同生产目的、生产工艺选用。常压下的气态原料主要製乙烯、丙烯、合成氨、氢气、乙炔、碳黑。液态原料（液化石油气、轻汽油、轻柴油、重柴油）经裂解可製成发展石油化工所需的绝大部分基础原料（乙炔除外），是发展石油化工的基础。目前，原油因高温结焦严重，还不能直接生产基本有机原料。炼油厂还是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烃的提供者。最后应当指出，汽油、航空煤油、柴油中或多或少加有增加剂以改进使用、储存性能。各个炼油装置生产的产物都需按商品标準加入增加剂和不同装置的油进行调和方能作为商品使用。石油增加剂用量少，功效大，属化学合成的精细化工产品，是发展高档产品所必需的，应大力发展。

分布範围

美国石油地质学家H.D.赫德伯格认为全球具有含油气远景的海洋沉积盆地面积共有7800万平方公裏，约与陆地上具有含油气远景的沉积盆地面积相当。据美国石油地质学家L.G.威克斯1973年估计：世界上水深300米以内海底潜在的油气资源量约有1000亿吨原油和相当于556亿吨原油的天然气，还有500亿吨二次可採原油以及300亿吨重质原油。 在世界大洋中，深海洋盆与大陆边缘、小洋盆的油气远景有明显的不同。深海洋盆区上覆沉积层一般较薄(平均为0.5公裏)，有机质含量较低，地温偏低，地层多呈水準产状，沉积物粒度细等，缺乏良好的储集条件。大洋中脊顶部虽然地温高，但沉积层极薄或缺失。因此，90％的深海洋底缺乏油气远景。但在某些被动大陆边缘的外侧，巨厚的陆缘沉积物延伸至深洋区，可有一定油气远景，如北美东部、阿根廷、南极洲和非洲西部岸外的深洋区。一些由大陆边缘延伸至洋盆区的海岭，如鲸鱼海岭、科科斯海岭和纳斯卡海岭等，其附近可堵截形成较厚的沉积层，可望含有油气。洋盆中的微型陆块及其周缘海域，一些火山岛和无震海岭的周围海域，也可能含有油气。

大陆边缘与小洋盆邻近陆地,常有大河注入,通常覆有较厚的富含有机质的沉积物。在南、北美洲东缘、亚洲南缘、非洲和欧洲西缘、非洲东缘、欧亚和北美洲北缘以及南极洲周缘的一些海域，沉积厚度可达10公裏以上。有的沉积层粒度较粗，三角洲沉积、生物礁和浊流沉积层可构成良好的储层。一些小洋盆海域闭塞，海水迴圈受阻；在被动大陆边缘发育的早期(大陆破裂阶段)，环境也比较闭塞，故有利于有机质的储存。可见，大陆边缘和小洋盆地区蕴藏着丰富的油气资源。目前，世界上已发现的海上油气田，大都分布在浅海陆架区。

海底形成

油气藏的形成包括油气的生成、运移和储集等一系列复杂过程。海底沉积物内富含有机残余物，其主要来源为浮游生物（如藻类）和细菌。这些有机碎屑物随同泥沙沉到海底后，富含有机物的细粒沉积在缺氧的条件下开始有机物化学性质的转变。微生物活动是这种转变的主要因素之一。细菌作用产生的甲烷气体可在沉积浅部储层中出现或形成气体水合物。石油生成需要50～60°C以上的温度、一定的压力和一定的地质年代。这样的条件在埋藏深度大于1000米时才能达到。原始有机物质的类型在生成油或气的相对丰度方面起着重要作用。富含浮游生物、细菌等有机质的沉积物与湖泊、泻湖或海洋沉积环境有关，这类有机质被认为是生成石油的主要母质。植物表皮、孢子、花粉、树脂质和木质素等有机质的沉积物与近岸环境和河流相沉积环境有关，树脂质和木质素等被认为是生成天然气的主要母质。残余有机碳达0.5％以上的泥岩和页岩被认为是有利的生油岩。残余有机碳超过0.1％的碳酸盐岩也可以是好的生油岩。 在辽阔的海底蕴藏着丰富的石油和天然气资源。中国有将近460万平方公裏的辽阔海域，有18000多公裏的漫长海岸线，浅海大陆架开阔，渤海、黄海、东海及南海的南北两翼都有面积广大、沉积巨厚的大型盆地，石油和天然气的蕴藏量极大，中国的海洋石油开採已初具规模。蕴藏在海底的石油和天然气是有机物质在适当的环境下演变而成的。这些有机物质包括陆生和水生的繁殖量大的低等植物，死亡后从陆地搬运下来，或从水体中沉积下来，同泥砂和其它矿物质一起，在低洼的浅海环境或陆上的湖泊环境中沉积，形成了有机淤泥。这种有机淤泥又被新的沉积物覆盖、埋藏起来，造成氧气不能自由进入的还原环境。随着低洼地区的不断沉降，沉积物不断加厚，有机淤泥所承受的压力和温度不断增大，处在还原环境中的有机物质经过复杂的物理、化学变化，逐渐地转化成石油和天然气。

经过数百万年漫长而复杂的变化过程，有机淤泥经过压实和固结作用后，变成沉积岩（也叫水积岩），形成生油岩层。沉积岩最初沉积在象盆一样的海洋或湖泊等低洼地区称为沉积盆地，沉积盆地在漫长的地质演变过程中，

随着地壳运动所发生的“沧海桑田”的变化，海洋变成陆地，湖盆变成高山，一层层水準状的沉积岩层发生了规模不等的挠曲、褶皱和断裂现象，从而使分散混杂在泥砂之中具有流动性的点滴油气离开它们的原生之地（生油层），经“油气搬家”再集中起来，储集到储油构造当中，形成了可供开採的油气矿藏，所以说沉积盆地是石油的“故乡”。在储油构造裏，由于油、气、水比重不同而发生重力分异：气在上部，水在下部，而石油层居中间。储油构造包括油气居住的空间——储集层；覆盖在储集层之上的不渗透层——盖层；以及遮挡油气进入后不再跑掉的“墙”——封闭条件。只要能找到储油构造，就可以找到油气藏。油气藏往往是两种或几种类型的油气藏复合出现，多个油气藏的组合，就叫油气田。 沉积岩内生成的烃类，经过运移进入多孔粗粒的沉积层或有孔隙和裂隙的岩层内聚集。这类孔隙性储集层多属于海退或海侵期的滨海相、河流相或生物礁相沉积。粗粒沉积物还可能被海洋浊流带到海底形成浊积岩，与细粒富含有机物的生油岩间互成层，形成良好的生油、储油和盖层组合。石油与天然气只有聚集在具有封闭条件的各种类型圈闭内（如构造圈闭、地层圈闭或混合圈闭等）才能形成油气藏。海底油气藏的圈闭类型大多属于穹窿背斜构造，其次为由断层活动形成的捲动背斜或倾斜断块构造，不整合面形成的生物礁构造或潜山构造，盐膏层、软泥岩或火山岩形成的底闢构造，以及深海扇、浊积砂、沿岸砂坝、河道砂和三角洲形成的地层-岩性圈闭等。由于重力分异作用，天然气聚集在含油气构造的顶部，中部为油环，低处为水体。或因生油母质类型不同和差异聚集或油气运移等因素，一个构造带可能全部为气田，另一个构造带全部为油田。

开採开发

海底石油的生产过程一般分为勘探和开採两个阶段。海上勘探原理和方法与陆地上勘探基本相同，也分普查和详两个步骤。其方法是以地球物理勘探法和钻井勘探法为主，其任务是探明油气藏的构造、含油面积和储量。变查是从地质调查研究入手，主要通过地震、重力和磁力调查法寻找油气构造。在普查的基础上，运用地球物理勘探分析了解海底地下岩层的分布、地质构造的类型、油气圈闭的情况确定勘探井井位。然后，採用钻井勘探法直接取得地质资料，分析评价价和确定该地质构造是否含油、含油量及开採价值。海底石油的开採过程包括钻生产井、採油气、集中、处理、贮存及输送等环节。海上石油生产与陆地上石油生产所不同的是要求海上油气生产设备体积小、重量轻、高效可靠、自动化程度高、布置集中紧凑。一个全海式的生产处理系统包括：油气计量、油气分离稳定、原油和天然气凈化处理、轻质油回收、污水处理、注水和注气系统、机械採油、天然气压缩、火炬系统、贮油及外输系统等。 供海上钻生产井和开採油气的工程措施主要有：①人工岛，多用于近岸浅水中，较经济。②固定式採油气平台，其形式有桩式平台（如导管架平台）、拉索塔式平台、重力式平台（钢筋混凝土重力式平台、钢筋混凝土结构混合的重力式平台）。③浮式採油气平台：其形式又分：a.可迁移式平台（又称活动式平台），如坐底式平台（也称沉浮式平台）、自升式平台、半潜式平台和船式平台（即钻井船）。b.不迁移的浮式平台，如张力式平台、铰接式平台。④海底採油装置：採用钻水下井口的办法，将井口安装在海底，开採出的油气用管线直接送往陆上或输入海底集油气设施。供开採生产的油气集中、处理、转输、贮存和外运的工程设施：①装有集油气、处理、计量以及动力和压缩设备的平台。②贮油设施，包括海上储油池、储油罐和储油船。③海底输油气管线。④油气外运码头，包括单点系泊装置和常规的海上码头（有固定式和浮式两种）。

中国资源

大陆架对石油的生成和聚集具有许多有利条件。陆架区生油有机物来源丰富。快速的沉积和沉降有利于有机物的储存。较高的地温有利于有机质转化成石油和天然气。储油层的多孔性和渗透性有利于生油岩中烃类的排出和运移。构造运动形成多种类型的圈闭。巨厚的沉积盖层足以防止油气的散失。加之水深较小，便于开发，因此海底石油资源的勘探和开发目前主要集中在大陆架区。然而，水深较大的大陆坡和大陆隆，也拥有良好的油气远景。近20年来，世界各地共发现了1600多个海洋油气田，其中70多个是大型油气田。目前已开发的近海油气田主要有中东波斯湾的背斜圈闭型油气田，美国墨西哥湾和西非奈及利亚的三角洲相沉积捲动背斜型油气田和盐丘构造型油气田,委内瑞拉马拉开波湖的断块型油气田,欧洲北海南部的二叠系断裂背斜气田、中部的第三系背斜油气田和北部的侏罗系倾斜断块，潜山油气田，东南亚在印尼、马来西亚、汶莱和泰国湾亦已发现了一系列第三系背斜油气田。 中国有辽阔的海域和大陆架。渤海、黄海、东海和南海水深浅于200米的大陆架面积为100多万平方公裏。渤海、黄海和北部湾属于半封闭型的大陆架。东海和珠江口外属于开阔海型的大陆架。几条流域面积广大的江河由陆地携带入海的泥沙量每年超过20亿吨。中国大陆架的生储油条件是有利的。经物探工作查明，中国近海具有含油气远景的沉积盆地有7个，面积共达70万平方公裏。中国于1960年开始在海南岛西南的莺歌海进行海上地球物理测量和钻井。1967年以来，先后在渤海(1967)、北部湾(1977)、莺歌海(1979)和珠江口(1979)获得工业油流。中国近海大陆架海底石油资源的勘探和开发工作已逐步开展。

未来前景

渤海是中国第一个开发的海底油田。渤海大陆架是华北沉降堆积的中心，大部分发现的新生代沉积物厚达4000米，最厚达7000米。这是很厚的海陆互动层，周围陆上的大量有机质和泥沙沉积其中，渤海的沉积又是在新生代第三纪适于海洋生物繁殖的高温气候下进行的，这对油气的生成极为有利。由于断陷伴随褶皱，产生一系列的背斜带和构造带，形成各种类型的油气藏。东海大陆架宽广，沉积厚度大于200米。东海是世界石油远景最好的地区之一；东海天然气储量潜力可能比石油还要大。 南海大陆架，是一个很大的沉积盆地，新生代地层约2000～3000米，有的达6000～7000米，具有良好的生油和储油岩系。生油岩层厚达1000～4000米，已探明的石油储量为6．4亿吨，天然气储量9800亿立方米，是世界海底石油的富集区。因此，某些国外石油专家认为，南海可能成为另一个波斯湾或北海油田。海上石油资源开发利用，有着广阔的前景。但是，由于在海上寻找和开採石油的条件与在陆地上不同，技术手段要比陆地上的复杂一些，建设投资比陆地上的高，风险要比陆地上的大，因此，当今世界海洋石油开发活动，绝大多数国家採取了国际合作的方式。中国为了加快海上石油资源开发，明确规定我国拥有石油资源的所有权和管辖权；合作区的海域和资源、产品属中国所有；合作区的海域和面积大小以及选择合作对象，都由我国决定等一系列维护中国主权和利益的条款。合理利用外资和技术，已成为加速海上石油资源开发的重要途径。众所周知，随着世界上工业和经济的高速发展，矿产资源消耗量急剧增加，陆地矿产资源在全球範围内日趋短缺、衰竭。人们唯有把佔地球表面积71％以上的海洋，作为未来的矿产来源。