由中国科协主办，中国力学学会、中国石油大学（北京）承办的中国科协第169次青年科学家论坛在于2008年6月27日至29日在中国石油大学（北京）召开。来自三大国家石油公司（中海油、中石油、中石化）相关研究机构、上海交通大学、浙江大学、天津大学、大连理工大学、中国海洋大学、哈尔滨工程大学、中国石油大学等科研院所的40余位专家、青年学者参加了此次论坛。中国石油大学（北京）段梦兰教授、中海石油研究中心李清平博士、中国科学院力学研究所曾晓辉博士、胜利油田胜利工程设计咨询有限公司张建博士担任执行主席。论坛的主题是“南海深海油气田开发的关键工程与基础科学问题”。

      我国南海是一个海洋环境条件相当复杂的海域，台风、风暴潮、海流和海洋内波等灾害性环境对海洋油气开发安全生产构成极大的威胁，给海洋结构物造成灾害性破坏。我国在深水开发方面，缺乏具有自主知识产权的技术和装备，这种落后不仅严重制约了我国深海油气资源的开发，同时也阻碍了我国参与国外深海油气田的开发。因此开展深海油气田开发的关键工程与基础科学问题的研讨具有重要的现实意义、工程应用及学术研究价值。

 围绕论坛主题，会议特邀了中国石油大学（北京）高德利教授、中国石油集团海洋工程有限公司设计研究中心副主任刘杰鸣教授、中科院力学所吴应湘研究员、中海油田服务股份有限公司深水钻井项目组资深工程师郭永峰分别就深水钻完井、深水浮式平台结构、深水立管系统和深水ABS系统等影响我国南海油气田开发的关键问题进行了专题报告，《中国海洋工程》（英文版）编辑部吴永宁主任就进一步推进深水海域工程领域的发展和加强对国内在该领域的最新进展在COE的体现做了专门阐述。胜利石油管理局钻井院海洋工程研究所徐松森副所长、中国海洋大学黄维平教授、哈尔滨工程大学深海工程中心秦洪德教授、中国石油大学（北京）张仕民教授、中科院力学所高福平和钟兴福副研究员、浙江大学结构工程研究所龚顺风副教授等20多位专家先后进行了报告，围绕我国南海深水油气田开发的基本模式及平台选型、深水开发的相关科技问题、深水浮式平台的前沿技术、海底管线的铺设及在位稳定性分析、海洋平台水动力问题的数值模拟技术、深水钻完井关键技术、浮筒式深水钻井系统、复合式油气水分离器、深海油田水下储油技术、张力腿平台整体式负压基础、深水钻井隔水管关键技术、深水无氧环境动力及能源供给系统、深水S-Spar解决方案、深水立管安装技术等新问题的最新研究工作展开了热烈讨论，交流了许多创新性的学术观点，并提出了一些建设性的意见。

一、论坛所反映的主要学术观点和最新研究进展

1．深水平台结构的分析研究

中国石油集团海洋工程有限公司设计研究中心副主任刘杰鸣教授对深水浮式平台SPAR、TLP、SS、FPSO等进行了全面系统的阐述，指出了在我国南海深水油气田开发中深水浮式平台的关键技术问题，并就部分问题进行了探讨。深水S-Spar是一种新型深水平台，其吃水深，水线面积小，运动稳定性好，适合 500~3000m水深的油气开发工程。来自中国海洋大学工程学院黄维平教授做了题为“浮式结构与立管系统的整体分析方法及深水S-Spar解决方案”的报告，详细介绍了国外 Spar及其关键技术的研究开发现状，分析了中国南海深水油气开发的应用前景及南海环境条件下的新概念 Spar。来自天津大学船舶与海洋结构物设计制造专业的邹星做了题为“张力腿平台整体式负压基础设计研究”的报告，报告中指出负压桶形基础用于张力腿平台时适用水深仅为330m～350m，远远不能满足深海开发的要求，因此，在深入研究负压桶形基础的基础上，提出一种新型的、适用于上千米水深的张力腿平台整体式负压基础方案，并设计出合理的结构型式，通过结构和性能计算，证明其在深海高压环境中的可行性，对我国深海开发尤其是南海油气田开发具有重要意义。

来自哈尔滨工程大学深海工程中心秦洪德教授做了题为“深海浮式平台中的前沿技术”的报告，中国海洋大学工程学院王俊荣博士做了题为“SPAR 主体设计中参数激励不稳定性研究”的报告，同时来自任尤迈克（北京）流体工程技术有限公司任业务总监张杰博士做了题为“海洋平台水动力学问题的数值模拟技术”，报告中叙述了海洋平台的水力学问题，并介绍了运用“FINE^TM/Marine”软件进行数值模拟的功能。

2. 海底管线关键技术

 海底管道在深水施工铺设过程中不仅受到巨大的静水压力，同时也受到轴向拉力和弯曲的作用，管道的安全性成为重要的问题。来自浙江大学结构工程研究所的龚顺风博士以海底管道S型铺管法为研究对象，运用悬链线理论建立了管道的静平衡微分方程，通过理论分析给出了迭代求解管道整体形态的数值计算方法，并开发了相应的计算分析程序，分析了不同铺设水深、管径、配重层厚度、托管架长度和控制应变等参数对管道铺设形态的影响。龚顺风博士最后指出当铺管船托管架底端倾角较大时，铺设水深大、管径小、控制应变大则管道铺设形态较陡；当铺管船托管架底端倾角较小时，托管架长、管道初始倾角大、托管架半径小则管道铺设形态较陡；混凝土配重层厚度对管道铺设形态的影响不明显。

 紧扣这一主题，本次论坛执行主席、胜利工程设计咨询有限责任公司副总经理张建博士介绍了海底悬空管道动态特性与响应研究，其中包含有限元建模的一般方法、多自由度结构自由振动频率数值解、影响结构自振特性的因素分析、波浪力计算及线性化、多自由度随机响应分析方法等内容。

 来自中国海洋大学的白兴兰博士做了题为“深水钢悬链线立管与Spar平台的整体动力分析”的报告，报告中指出采用了浮式结构和SCR的整体分析方法，顶端边界条件是系泊系统的位移约束条件和Spar的力边界条件，SCR海底端法向约束采用弹簧系统或者弹簧阻尼系统模拟，并基于CABLE3D开发出SCR与浮式结构的整体分析程序V-CABLE3D，不仅实现运动耦合，也实现了动力耦合。同时来自中国石油大学（北京）海洋油气研究中心的安晨和顾继俊博士分别介绍了深水立管安装关键技术及输油管道的检测与监测等内容。

3. 深水钻完井技术

 中国石油大学（北京）油气井工程学科带头人、长江学者高德利教授就深水井深结构、深水双梯度钻井、深水大位移井、深水井眼稳定、深水导管安装、深水隔水管力学特性等深水油气田开发中的关键问题进行了大会第一个专题报告，随后中海油田服务股份有限公司的深水钻井专家郭永峰做了题为“引进人工海底概念研发具有中国特色的深水钻井技术”，概述了深水ABS钻进技术，详述了ABS深水钻井的原理、理论验证、性能预测和刚在南海进行现场测试的状况等相关内容。ABS是将我国现有500米以内水深的钻井平台提升到具有1000-1500米水深作业能力的有效方式，将大大加快我国深水钻井的步伐。

 隔水管是深水钻完井关键设备，其主要功能是隔离海水、引导钻具、循环钻井液、补偿浮式钻井装置的升沉运动等。作为连接浮式钻井装置与水下井口之间的重要部件，隔水管是整个系统中重要而又薄弱的环节，其正确使用直接关系到钻完井作业的顺利完成。目前，深水钻井隔水管系统整体设计与分析技术仅被少数几个国家相关公司所掌握。为提高我国深水钻井隔水管的设计与使用能力，有必要结合我国目前深水开发的现状，充分借鉴国外的研究经验，通过基础理论研究与核心技术自主研发，掌握深水钻井隔水管的关键技术。中国石油大学(华东)的专家对“深水钻井隔水管及井口技术”进行了专门研究，针对南海特殊载荷环境，做了题为“面向南海的深水钻井隔水管关键技术研究”的报告。

4. 油气水分离及水下储油

 油气水的高效分离是陆上和海上油田在油气生产、输送、存储中关注的问题，复合式分离方法是近期的发展方向。“十五”期间中国海洋石油总公司与中国科学院重大科技合作项目中列入了该研究课题。中科院力学所吴应湘研究员、钟兴福副研究员回顾了自2001年开始的七年来中国科学院力学研究所在新型复合式分离器研制方面开展的研究工作以及取得的进展，提出了集重力、离心、膨胀于一体的复合式分离方法，采用以实验为主，结合数值模拟计算的研究路线，建成了模拟油气水分离的实验装置，并已将全尺寸的复合式分离器，用于陆上及海上油田工业现场试验以考核它的最终指标。

 胜利石油管理局钻井院海洋工程研究所徐松森副所长作了题为“水下储油技术在深海油田开发中的应用设想”的报告。这种水下储油生产模式是将海底井口生产的原油直接储存到水下储罐中，生产区设小型浮式系泊装置，原油外输软管接到该系泊装置上，穿梭油轮也停靠于此以实现原油转运。这种隔离式油水置换水下储油技术基本不受水深限制，造价不会随水深增加急剧升高，适于深海应用，并且与浮式储油相比，水下储油受冰力、波浪力作用小，结构强度要求低，同时具备可移动的优点。而且具有完全知识产权，无需进口昂贵的系泊系统，因而造价可大幅降低，同时避免避风停产。

二、与会者达成的共识及相关建议

与会者经过充分交流与讨论，对南海深水油气田开发的相关重要问题达成了以下共识：

1. 寻求适应我国南海的深水油气开发工程模式

深水油气开发设施与浅水油气开发设施不同，其结构大多从固定式转换成浮式，因此开发方式和方法也发生了变化。随着深水油气开发在全球不同海域不断地向更深的水域发展，热点地区集中在墨西哥湾、西非海域和巴西Campos盆地三大地区，也称金三角地区。目前典型深水油气开发工程模式有：以TLP为主的深水油气开发工程模式、以SPAR为主的深水油气开发工程模式、以FPSO为主的深水油气开发工程模式、以SS或SS-FPS为主的深水油气开发工程模式、水下井口回接到现有设施工程模式等。由于飓风、台风和南海内波的存在，我国南海的环境条件相当恶劣，在工程设施设计中，要确保结构强度等满足要求。

    2、拥有自主知识产权的深水钻采装备是我国进军深海的必要保证

    以深水钻井装置为例，全球只有28家公司有能力从事深水钻井，其中美国公司最多，它们所拥有的深水钻井装置占全球总数的约70%。随着技术的进步，半潜式钻井平台和钻井船不断更新换代，额定作业水深和钻深能力相应增大。这两种在建钻井装置的钻深能力分别达到9000米或超过万米，并都采用动力定位方式。目前，国际市场上深水钻井装置供不应求，利用率接近或达到100%，最高日费已突破70万美元。国内的石油公司现在还没有深水钻井装置，这严重制约着我国三大石油公司进军深海的步伐，应引起有关部门的高度重视。

为应对我国南海深水油气资源开发面临巨大挑战，与会者建议：

1、我国海域辽阔，蕴藏着十分丰富的油气资源亟待开发。南海荔湾3-1气田的重大发现，使在南海找到深水油气田的前景更加广阔，尽快学习、掌握并创新深水油气开发技术，进行适合我国南海特点的深水油气开发工程模式的研究，对于尽早自主开发我国深水油气田资源有着重大的意义。

2、深水油气开发涉及到多领域、多学科的研究，此次会议的内容虽然广泛，但还希望在今后的技术交流中，能够涉及深水油气集输与流动保障技术、水下ROV控制与作业、水下牵引与连接、深水管线检测监测技术、水下生产系统的设计与安装、深水油气田开发的安全与风险管理等方面的内容，促使青年学者对深水采油工程有更系统的研究。

大会认为，必须针对我国南海深水的特殊环境条件创新新的平台结构型式，加强试验研究和工程应用研究，加强结构和设施的检测监测技术研究，进一步开展项目管理和安全风险方面的研究。

3、海洋油气开发是高科技、高投入以及高风险的事业，建设一个中型的海上油田的总投资约在5亿到20亿美元之间，而建设一个大型的海上油田总投资则高达50至100亿美元。因此，在开发海洋油气资源时，必须要重视“前期科研、技术创新、科学决策以及效益第一”的油气开发行为规范，努力提高经济效益。只有不断加快、加大对外合作，才能迅速有效地促进南海深水油气资源的开发和生产。