海洋石油工程环境

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1、 海洋石油工程环境主讲：杨 志 （Tel:3353）采油研究室2000年2月参考书籍：海洋石油工程环境 天津大学水文水力学教研室编 石油工业出版社海洋工程环境条件及其载荷 孙意卿编著 上海交通大学出版社海洋学 杨殿荣主编 高等教育出版社第一章 海洋环境概论 第一节 海洋环境概论 一 海洋所在的大环境图1-1 太阳系示意图海洋存在于地球表面上，而地球又存在于太阳系中， 海洋便是这种独特环境的产物，它不断承受来自环境的作 用，同时也反作用于环境。海洋的各自然因素及特性便是 在它与环境之间的物质和能量交换过程中形成。作用形式：物质交换；能量交换。大气圈水圈岩石圈图1-2 地球层圈结构大陆架大陆坡大陆

2、隆自由海面图1-3 海洋边界示意图二 海洋的基本特征1.海洋的边界海面：海洋与大气环境沟通的窗口，是海洋与大气系统进行物质和能量交换的界面。海底：海洋与岩石圈之间沟通的窗口，是海洋与海底进行物质和能量交换的场所。根据海底地形的基本特征，从海岸向大洋中心，依次可将海底地形分为大陆边缘、大洋盆地和洋中脊三个单元。1)大陆边缘 大陆边缘是大陆表面与大洋底面之间的过渡带。一般由 大陆架；大陆坡；大陆隆，见图1-3、图1-4所示。大陆架：大陆架是大陆周围浅而平坦的海底，国际上曾规定从低潮线到200米（一般为坡出现的位置）之间的地方称为大陆架，即大陆架是大陆周围从低潮线始直到向深海倾斜急剧增大的地方之间的

3、海域。大陆坡：大陆坡是大陆架外缘陡倾部分，水深介于1400米3200米，平均宽度50KM。大陆基：大陆基是浊流和滑塌作用在大陆坡麓形成的沉积（深海扇），水下冲积锥也属大陆基范畴。图1-4 大陆边缘的剖面的三种类型大陆架大陆坡大洋盆大洋盆大陆坡大陆架岛弧大洋盆2）大洋盆海洋的主要部分，广阔而平坦大洋盆地：大洋盆地是海洋主体，约占海洋总面积的 45。其中主要部分是水深在4005000米的开阔水域，称 为深海盆地。深海盆地中最平坦的部分称为深海平原。深海平原中可见到范围不大的、地形比较突出的孤立高 地，称为海山。其中有一类极为突出的海山，呈锥状，比周围海底高 1000以上，隐没于水下或露出海面，称为

4、海峰。大洋盆地中还有一些比较开阔有隆起区，高差不大，没 有火山活动，是构造比较宁静的地区，称为海底高地或海底 高原。有些无地震活动的长条隆起区，称为海岭。3)大洋中脊海底山脉，约占海洋面积的32.7%。沿岸带：大陆与大洋联系的桥梁，大陆物质经过沿岸带 的作用才进入海洋，也是海洋能量的耗散带。在海底地形中和石油关系密切的主要是大边缘中的大陆 架。2.海洋的形状特征1）大 即广阔，尤其是南北尺度。2） 既深又浅 绝对深度大，相对深度小，为10-3量级。3）连成一片 各大洋连成一体。形状特征的效果是：大，可形成潮汐；既深又浅，可将 运动简化为二维。3.海水的物理化学特性1）物理特性物性状态量：密度，

5、盐度，温度、比热、压缩性等。 盐度：1000克海水中，碳酸盐全部转化为氧化物后所得固体 物质的克数，一般在3.23.7%之间，平均3.5%.氯度：沉淀0.328533kg海水中的全部卤素所需的原子量纯银 的克数。2）化学特性海水是多种物质组成的复杂体系。分溶解物和不溶解物 两类。溶解物质：无机盐类、气体等。 溶解物的无机盐类主要离子有：等八十多种，与海洋腐蚀有关的离子主要是氢、氧离子和铁 离子等，溶解物的气体有：氧气，二氧化碳气体，放出等气体。不溶解物质：固态颗粒形式存在。海水呈弱碱性，Ph值7 第二节 我国海域概况一 分区及水域概况我国是一个濒临海洋的国家，毗邻我国大陆边缘的有渤 海、黄海、

6、东海和南海四大海区，总面积约485104 km，相 当于我国大陆面积的一半左右。我国海域幅员辽阔、自然条 件多样，海洋油气资源极为丰富，油气显示十分普遍，在国 民经济建设和国防上具有重要的地位。我国海域西接欧亚大陆，东临太平洋。北以我国大陆为 界，南到大翼他群岛，西起我国大陆，中印半岛和马来半岛 ，东至朝鲜半岛，日本九州岛以及琉球群岛、中国台湾省和 菲律宾。我国海域的整个位置是：北起北纬41，南止于南 纬3，西自东径9910，东到东径131。东西横越32个经度 ，南北纵跨44个纬度，跨经温带、亚热带和热带。海岸线长 ，河口、岛屿众多。1、渤海渤海南北长约560km，东西宽约300km，海区面积

7、约为7.8 104 km，比我国台湾省面积的两倍还大些，是四个海区中面积最小的一个。渤海海区通常由四部分组成，即：周围的三个主要海湾北面的辽东湾、西面的渤海湾、南面的菜州湾和渤海中央盆地。渤海属内陆海，常年风压不是很大，但由于地理位置偏北，冬季季风出现最早，冬季受寒潮侵袭，故每年均有不同程度的结冰现象。2、黄海黄海位于中国大陆和朝鲜半岛之间，北接我国辽宁省 和朝鲜的南、北两道；东邻朝鲜半岛西岸；北与渤海沟通， 西濒我国山东半岛和江苏北部；南与东海相连，东南面至济 州海峡西侧，并经朝鲜海峡与日本海相通，为一半封闭性浅 海。整个黄海南北长870km，东西宽约570km，面积约为 41.2 104

8、km ，约为渤海面积的5倍。山东半岛深入黄海之 中，其顶端成山头与朝鲜半岛的长山串之间最窄（宽约 192km），自然地将黄海分为南、北两部分：北面的叫“北 黄海”，面积为8.2 104 km ；南面的称“南黄海”，面积为33 104 km 。黄海北部常常受冬季季风的影响，在冬季受寒潮侵袭后 ，每年也有不同程度的结冰现象，黄海水面自北向南渐趋开 阔，故风速自北向南逐渐增大，南 黄海受台风影响也较北 黄海显著。3、东海西濒上海、浙江、福建；北与黄海相连；东北面与朝鲜半岛经日本五岛至长崎半岛南端连线为界 ，与日本海相通；东与日本的九州岛、琉球群岛、 台湾为界；南通过台湾海峡与南海相通，为一较开 阔的

9、边缘海。东海的南北长约1300km,东西宽约740km，总面 积77 104 km 。东海与浩瀚的太平洋为邻，直接受太平洋风场的影响，台风活动频繁。4、南海北接我国台湾、广东和广西等省、区，即将台湾海峡的南界作为南海的北界；东以我国台湾省南端经巴士海峡、隔以菲律宾的吕宋岛、民都洛岛及巴拉望等岛与太平洋为邻；西依中南半岛和马来西亚；南抵印度尼南亚的苏门答腊岛与加里曼丹岛。整个南海的四周几乎被大陆和岛屿所包围，为一个较封闭的与大洋隔开的深海盆。因此，有人把南中国海 、地中海和加勒比海称为世界三大内海。 南海南北长约3330km，东西相距约1670km，面积约为360 104 km,几乎为渤、黄、东

10、海总面积的3倍左右。南海是我国海域受台风影响最为严重的海区。海风也是最大的区域，南海地处热带常年气温较高，四季变化不显著。海区 分区界线 水域概况渤海 渤海海峡 平均20米，最大限度78米 黄海 长江口至济州岛连线 40米 80米 东海 澎湖列岛至台湾富贵角 349米 2719米 南海 1140米 5420米二 海底地形中国海的海底地形，尤其是渤、黄、东海的海底地形， 与中国大陆的地形有些相似，即西高东低，西部水浅，东 部水深。总的趋势是自西北向东南倾斜。至于南海，是 一个较为封闭的而且深度较大的海盆，它的地形比较复杂， 总的特点是：锅形盆地，四周浅、中央深，海盆中央地 区的平均深度在3000

11、M左右。海盆中有几处隆起，系繁茂的 珊瑚虫而形成东沙、西沙、中沙和南沙群岛等珊瑚岛。就海底地貌单元而言，中国海不仅有广阔的大陆架，而 且还有大陆坡和深海盆。1、渤海的海底地貌渤海为东北西南向的半封闭的浅海，海底地势是从三 个海湾向渤海中央及渤海海峡倾斜，坡度平缓，平均坡度为 0023“。海底地貌全是为大陆架所占据。2、黄海的海底地貌黄海为一近南北向的浅海盆，海底地势由北、东 、西三面向黄海中央及东面方向倾斜，但倾斜的坡 度不大，平均坡度为0121“。 。整个黄海全为大陆架 地貌类型所占。3、东海的海底地貌东海的海底地形 与我国东南沿海的陆地地势大 致相似。西北高、东南低，成为自西北向东南倾斜

12、的形势。但在东海的东南边缘处，坡度突然变陡， 急剧倾入深海。东海的海底地貌，大致以我国台湾 岛东北角与日本九州西北面的五岛列岛联成一线为 界，有两个明显不同的区域：西部是水深在150 160m以内的大陆架区；东部是沿琉球岛内侧的大陆 坡区。4、南海的海底地貌南海的水深要比渤、黄、东海的水深大得多，除北部和西部靠近大陆、半岛附近的水深较浅外，中部和东部的大部 分地区水深在2000m以上。南海海域辽阔，海底地貌的类型丰富多样：北部、西 南和南部沿岸为大陆架区；中部为大陆坡及深海盆 ；东部多为岛屿坡，并有深海沟和深海槽。总趋势是：由西北向东南倾斜南海海底地形较复杂：四周浅，中央深，海盆 中有隆起。渤

13、海与黄海属于大陆架区，东海三分之二为陆 架区，其余为陆坡区。三 海底沉积大陆许多径流汇入海洋，带入大量淡水，泥沙，营养盐 ，悬浮物，可形成巨厚沉积。四 海洋气侯跨越温带，亚热带，热带三大气候带，呈现出多样性。渤海：位置偏北，冬春季结冰，冰期3 4个月。黄海：北部有冰情，风速自北向南逐渐增大，南黄海受台 风影响较北黄海大。东海：较少结冰，但为台风经过区。南海：台风频繁，尤其是7，8，9三个月台风影响很大。四、各海区含油气情况渤海：自66年开始钻探以来，已发现十多个海上油气田。渤 海海区断裂构造十分发育，主要为断块型油气藏。黄海：北黄海三面环陆，面积 约8万k，沉积盖层不发育 ，未列为寻找油气的重

14、点区域。南黄海面积30万k，具有良 好的含油气远景，一般含油气面积较小，属于产量较低的小 型油气田。 东海：东海约75%的区域为大陆架区，沉积巨厚，生、储、 盖组合发育良好，油气资源丰富，前景广阔。 南海：南海海域自北向南主要的沉积盆地有北部湾、莺歌海 、珠江口外、曾母暗沙盆地等。北部湾盆地：已在涠10-3等构造开采出工业性油气流；珠 江口外盆地已获工业油流；莺歌海盆地天然气蕴藏量极大； 曾母暗沙盆地沉积巨厚，含油气远景很好。五、世界海上石油勘探开发的发展情况： 总观海洋石油工业的发展，可划分为如下几个阶段 (1)1950年以前：由于受技术发展的限制再加上特殊环境条件的影响，海洋石油开发基本沿

15、用陆地勘探开发设备(2)1960年：世界上有25个国家进行海上勘探活动，12个国家进行浅海采油，年产油1.94亿吨，占当年海陆石油总产量的11(3)1970年：75个以上国家从事海洋石油地质及物理勘探，45个国家进行浅海钻探，30多个国家进行浅海开发，年产油3.9165亿吨，占世界总产量的17.04(4) 1972年：海上产油量达4.728亿吨，较1971年增长8.99。(5)1975年：世界海上探明可储量为228亿吨，较1950年的67亿吨增长3.4倍。(6)1985年：海上石油产量上升至全世界总产量的35左右，而且开始在深海开采石油。六 我国海洋石油发展概况1、普查阶段 （19501966）2、自营勘探开发阶段（19661980）到1978年共形成八大勘探领域：渤海 北黄海 南黄海 东海 台湾海峡 珠江口 北部湾 莺 歌海- 西沙海域3、