摘要

世界各国在海洋领域内资源开发的激烈竞争，归根到底是支撑国家权益的科学技术与核心装备的竞争。随着中国海洋强国战略和“一带一路”倡议的深入践行，海洋油气钻探向着深远海阔步前进，而深水油气钻探技术装备已成为保障中国能源安全的重要基石。如何解决“卡脖子”难题、实现关键核心装备的国产化、打造原创钻探技术策源地是深水油气钻探面临的新问题。

在深水油气钻探开发领域，自2000年以来，全球海洋油气的新发现开始超过陆上，且储量和产量持续增长，目前已成为油气资源的战略接替区。近10年来，全球重大油气发现70%来自深水（深水一般是指水深大于500 m），排名前50的超大油气开发项目中，3/4是深水项目。据国际能源署统计，2017年全球海洋油气的技术可采储量分别为10970亿桶和3.11×106亿m3，分别占全球油气技术可采总量的32.81%和57.06%。预计未来10~20年，全球油气总产量中来自海上的比例将达到50%，全球海上油气产量中来自深水的比例达到35%。

作为海洋勘探开发的基础，深水钻探技术对中国海洋资源的开发利用、地质调查和重点海岸带环境评价等有着至关重要的作用。可以预见，随着海洋油气勘探向深水、深层、高温高压领域拓展，深水钻探装备技术已成为保障油气勘探开发和后续安全供应的重要支撑。

文章对深水油气钻探技术装备进行了扼要介绍，对国内外深水油气钻探技术装备的现状进行了综合分析，并对未来深水油气钻探的关键技术和关键装备的发展趋势进行了展望。

1. 深水油气钻探装备技术的特点

钻探是深水油气勘探开发必不可少的关键环节，可以形象地比喻为“为地球打一针”，通过钻探可以直接接触和获取油、气、水、岩性等地层信息。而深水钻探由于数千米海水的阻隔，更是面临着“下海”和“入地”的双重挑战，使得深水钻探成为一项高风险、高投入、高科技、高强度、高回报的复杂系统工程。

“工欲善其事，必先利其器”。钻探装备是深水油气钻探开发的硬件基础，而钻探技术是解决深水油气资源开发过程中面临的实际问题的具体方法。由于中国在海洋油气开发领域起步晚于发达国家30多年，加上各种新型海洋装备不断涌现，且深远海油气勘探系统本身具有作业空间受限、人员和设施集中、工艺技术难度大、装备结构复杂和危险有害物质众多等特点，使得海洋油气钻探作业具有极高的事故风险。因此中国海洋油气资源开发面临着从浅水到深水，从常规钻探到智能环保钻探的挑战。这对海洋油气开发的装备、技术提出了更高的要求，特别是在深水油气智能钻机、浮式生产储卸（Floating Production Storage and Offloading, FPSO）平台、智能平台、无人平台等装备领域有较大发展空间，在深水油气智能钻探、海上油气大数据库技术、旋转导向钻井与随钻测井技术、智能钻柱技术等方面与欧美国家尚存在一定差距。

2. 国内外深水油气钻探技术装备现状

2.1  国际深水油气钻探装备技术现状

当前，全球海洋油气开发技术研发聚焦于海洋超深水、超高温、超高压油气钻探技术、深水钻探开发一体化技术、深水控压钻探技术等。近年来，全球海洋油气在勘探领域呈现出不断向海域深层-超深层、深水-超深水拓展的趋势。

美国在海洋油气资源开发方面具有一整套完备的工业体系和研究力量。美国能源部下属有17个国家实验室，比较著名的有劳伦斯伯克利国家实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室，海洋油气钻探开发也是这些实验室的重点研究方向之一。美国国家实验室的研究人员比大学里的还多，研究领域可以实现从基础科学到前沿科技的全覆盖。同时，由于国家实验室财力雄厚，可保持对某一研究领域的长期投入，因此可以实现某些战略方向的突破。此外，国家实验室通常拥有大学不具备的特种实验设备，如线性加速器等。

美国拥有油气钻探开发学科的高校数量不多，其中综合性大学有斯坦福大学、德州大学奥斯汀分校等；另外有一些油气钻探特色的高校（如科罗拉多矿业大学、图尔萨大学等）的相关院系通常奉行“小而精”的策略，主要集中在钻探开发技术方面。

西方发达国家在钻探平台（船）等深水油气钻探装备领域一直处于优势发展地位，尤其是在20世纪90年代至21世纪初的10多年时间内，海上移动式钻井平台从1996年的56艘急增至2002年的670艘，其中拥有1524 m及以上超深水钻探平台（船）111艘，包括83艘超深水半潜式钻井平台和28艘超深水钻探船（图1）。而在深水油气钻探装备钻深适应能力方面，西方发达国家也实现了跨越式发展。2002年，雪佛龙公司钻井垂直深度达到9210 m。2003年，雪佛龙公司在美国墨西哥湾的钻井工作水深突破了3000 m。这些充分说明了西方发达国家在深水和钻深适应能力方面的进展十分迅速。

总体而言，得益于技术、资金、人才等多个方面的优势和持续的产业创新升级，以美国为首的发达国家在深水钻探领域形成了一整套的装备技术，处于优势明显的领跑地位。

2.2  国内深水油气钻探装备技术现状

2.2.1  国内深水油气钻探技术现状

从“十一五”开始，深水油气领域国家层面资助的项目与课题涵盖了地质勘探、油藏开发、钻探工程、工程集输和安全保障领域，研发内容包括基础理论研究、工程技术研究、装备研制、材料研发、示范工程等（表1），实现了产学研用深度融合和联合攻关，初步实现了突破核心技术、完成重大战略产品、建成重大油气田工程、构建联合创新团队的目标。在深水油气钻探开发方面取得一定突破，形成了一批重大技术成果，有力支撑了国家海洋强国战略和油气安全战略的实施。

“十三五”期间，中国在深水钻探领域取得丰硕成果。在深水油气钻探技术创新方面，中国海洋石油集团有限公司（简称中国海油）基本掌握深水开发钻探设计能力，具备1500 m常规油气田开发钻探作业能力，成功进行超深水高温高压钻探和测试作业，创西太平洋第一水深（2619 m）钻探作业纪录，实现了深水油气从钻探到开发的跨越。

自2012年至今，中国已在南中国海自主作业深水井超100口，支撑发现了5个大中型深水油气田，包括中国首个自主发现和勘探开发的“深海一号”超深水大气田（图2），成功建造了全球首座10万t级深水半潜式生产储卸油平台——“深海一号”能源站（图3）。

截至目前，中国海油已形成四大油气生产区，在生产油气田共125个，动用石油地质储量超过40亿m3，天然气储量超过7000亿m3，形成了年产油气当量超过6000万t规模，建成了“海上大庆”，实现了中国海上油气开发从“浅蓝”到“深蓝”的历史性跨越。为保障中国能源安全，维护中国海洋权益，建设海洋强国，奠定了坚实的基础。