『壹』 海上浮式生產儲油裝置
FPSO是Floating Proction,Storage and Offloading system的英文縮寫，意為浮式生產儲油裝置。這種裝置是集油氣處理、儲油與卸油、生活、發電等為一體的海上油氣開采裝置。浮式生產儲油裝置（FPSO）始於20世紀50年代末，大規模發展於90年代。到目前為止，全世界已有近80條FPSO在服役，它們主要分布在北海、巴西沿岸、西非沿岸、東南亞和中國。由於FP-SO具有海域適應性強、經濟性好、可靠性高和可重復再利用等特點，它已被石油界廣泛地用於海上油氣田開發。
中國海油經過20多年的大力發展，FPSO已成為海上油田開發的關鍵設施之一。目前有11條FPSO在服役，還有2條FPSO正在建造之中，我國已成為世界上少數大量使用FPSO的國家。11條FPSO分布於渤海和南海，作業海域的水深從20～330m不等；FPSO的載重噸位從5萬噸級至25萬噸級，總載重噸位已達到140×104t。FPSO根據不同海域的環境要求，有抗冰型、淺吃水型和抗台風型；根據不同油田的使用要求，FPSO採用了新建、改造和租用的方案。現有新建FPSO的設計壽命都在20～30年以上，並能做到在20～30年的海上作業期間不解脫進塢維護，可以做到長期連續安全生產。
中國海油自從20世紀80年代的改革開放以來，於1987年為渤海BZ28-1油田建造了5萬噸級的「渤海友誼」號FPSO（圖13-1）；為渤海BZ34油田建造了「渤海長青」號FPSO；在南海W10-3油田上，將18萬噸級舊油輪改造成了「南海希望」號FPSO，該FPSO於1998年退役；為惠州油田群改造了25萬噸級「南海發現」號FPSO。在90年代中期，渤海與南海各油田上相繼投產了另外5條FPSO，它們是「渤海明珠」（圖13-2）、「南海盛開」、「南海開拓」（圖13-3）、「南海勝利」（圖13-4）和「睦寧」。「渤海明珠」FPSO是國內第一次依靠自己的技術力量，按國際標准設計建造的58000t的FPSO，用於自營油田開發，它具有冰區作業功能，設計壽命達20年，該FPSO設計建造榮獲國家科技進步獎。
從1999年起，中國海油依靠自己的技術力量，獨立規劃設計，國內船廠建造的高標准16萬噸級和2條15萬噸級大型FPSO，它們是「渤海世紀」（圖13-5）、「南海奮進」和「海洋石油111」（圖13-6）。這3條FPSO均用於中外合作油田開發上，受到油田合作夥伴的高度評價，開創了FPSO新的里程碑。
在20多年時間內，中國海油走過了由國外規劃設計FPSO到完全由國內設計建造的過程。中國海油對FPSO規劃、設計、建造、操作等已積累了相當長期的實踐經驗，可以根據不同油田開發的使用要求和經濟效益選擇新建、改造和租用FPSO的方案。目前，FPSO已成為中國海油一個新興產業，我們將以合理價格、安全可靠、優質服務向外方提供油田開發的FPSO設施。隨著中小油田及邊際油田開發的需求，中國海油將會出現多種多樣和全新概念的FPSO。
一、浮式生產系統分類
從海上油氣田開發應用方面，浮式生產系統可分為以下3種基本類型。
a．油田開發系統：油田開發系統的用途是為了經濟地開采儲層流體直到經濟的耗損點為止，其使用期限一般都超過5年。
b．早期的、試驗性的或前期油田開采系統：該系統的用途是生產儲層流體，為預測油藏長期產能和最終採收率提供可靠的生產經驗及數據。而這種分類的初衷並不是開採到油層枯竭，其使用期限一般為60天到2年不等，通常不超過5年。
c．鑽桿測試系統及油井或油藏的延長測試系統：該系統的用途是收集關於油井產能、介質特性、油層生產特徵、油藏大小及動力、生產問題、油層連續性、油井的維護以及短期油藏維護的數據，使用期限一般測試達120天。
二、浮式生產儲油裝置的功能
浮式生產儲油裝置主甲板以下的艙室主要儲存生產的原油，主甲板以上的生產甲板主要布置生產處理設施、公用設施和生活模塊。
1．原油和生產污水的處理
在浮式生產儲油裝置主甲板以上，根據生產工藝的要求設置生產甲板。生產甲板就相當於一座陸地處理廠，在生產甲板上設置油氣生產和污水處理所不可缺少的設備，如加熱器、分離器、冷卻器、污水脫油裝置、壓縮機、輸送泵、安全放空裝置等和生產需要的其他配套設施。處理合格的原油進艙儲存；處理達標的生產污水直接排海或作為油田注水的水源；分離出來的天然氣作為發電機和加熱鍋爐的燃料，或輸送到陸地供客戶使用。
2．供電和供熱
開發一個油田需要大量的機械設備，而要維持這些設備和生產流程的正常運轉，離了電和熱是不行的。FPSO利用生產過程中分離出來的廢氣作為燃料進行發電和加熱鍋爐，鍋爐產生的熱量供生產流程加熱，而所發的電力除供給FPSO本身生產和照明用電外，還可通過海底電纜輸送到各井口平台，向井口平台提供電力所需。這樣，可以減少井口平台上的設備和重量，簡化井口平台的布置，節約工程費用和操作費用。
3．生活基地和生產指揮中心
在FPSO上除了布置生產設施以外，還布置有供生產操作人員生活和休息的住房。FPSO主尺度較大，為布置住房提供了有利條件，住房定員從幾十人到上百人。住房內除設置卧室和餐廳外，還配備了專門的會議室、娛樂室、辦公室、報房和中央控制室，不但為FPSO上的操作人員提供寬敞、舒適的生活和休息環境，還可以監控整個生產流程的運轉情況，為附近平台提供支援和服務，成為油田名副其實的生產指揮中心。生活住房作為單獨的一個模塊，可以布置在FPSO的艏部，也可以布置在FPSO的艉部。在住房模塊頂部設立直升機甲板，供倒班和應急情況時使用。
4．儲存合格的原油
FPSO主甲板下面的艙室，除壓載水艙、燃油艙、淡水艙、機泵艙和部分工藝艙室之外，絕大部分艙室都是用來儲存處理合格的原油的，其儲油量從幾萬噸到幾十萬噸，相當於一座海上大油庫，與其他只能儲存1萬～2萬噸的全海式開發方案相比，具有獨特而明顯的優勢。FPSO的設計噸位和原油儲存能力視油田海域的水深和油田的產能而定，一般應能儲存油田10d以上的產量，否則，需要穿梭油輪頻繁地停靠外輸，受氣候影響較大。
圖13-1「渤海友誼」號52000tFPSO
圖13-2「渤海明珠」號58000tFPSO
圖13-4「南海勝利」號144000tFPSO
圖13-5「渤海世紀」號160000tFPSO
圖13-6「海洋石油111」號150000tFPSO
5．外輸合格原油
FPSO還可兼做海上輸油碼頭，供穿梭油輪停靠，通過輸油泵、計量系統和輸油軟管將合格的原油輸送到穿梭油輪上外運銷售。穿梭油輪可以側靠也可以串靠 FPSO，選用哪一種方式，取決於油田的環境條件和操作要求。側靠對穿梭油輪的噸位和環境條件有較大的限制，因此，在無冰海區，採用串靠輸油比較靈活。串靠輸油時，需配備幾百米長的輸油軟管和相應的一些機械設備。
三、浮式生產儲油裝置生產系統的特點
從水深幾百米、風大浪高的南海到最大水深只有30多米、冬季有海冰作用的渤海，中國海油廣泛地使用了浮式生產儲油裝置FPSO開發海上油田，採用FPSO生產的原油產量，目前已佔到中國海油國內原油產量的一大半，充分顯示了這種開發裝置具有誘人的特點和優勢。
1．對水深和環境條件的適應性強
從水深幾十米到幾百米，甚至更深都可以使用這種生產系統。水淺的海域，採用固定式的結構比較經濟，水深的海域採用更具靈活性的懸鏈式系泊結構。不論是渤海高緯度海冰地區，還是夏季受台風襲擊、波濤洶涌的南海都已得到成功的應用。
2．具有風飄作用，受力條件最佳
由於浮式生產儲油裝置採用旋轉部件與單點系泊系統相連，FPSO基本處於自由漂浮狀態，不但可以自由地縱橫搖擺和升沉起伏，還可以在風、浪、流、冰等環境力的共同作用下，繞單點作360°的自由旋轉，使FPSO處於受力面積最小的最佳受力狀態，使單點結構設計最為經濟。
3．具有充裕的面積和空間
在浮式儲油裝置的主甲板上加設生產甲板，使浮式生產儲油裝置的所有面積和空間得到充分的利用，為儲存原油、布置生產處理設施和公用設備以及操作人員住房提供了良好的條件。另外，還兼做海上輸油碼頭，供穿梭油輪系泊和停靠，成為一座集生產、生活、儲油和運油多功能為一體的海上綜合基地。工程費用相對較低。
4．靈活機動
浮式生產儲油裝置常通過一些特殊部件與單點相連，在必要的時候，也可從這些連接部件方便地解脫。渤海綏中36-1油田試驗區的抗冰單點，在遇到嚴重冰情時，可以在數小時之內完成FPSO的計劃解脫，將FPSO拖到安全地點。根據環境狀況和生產需要，也可以將FP-SO設計成能抵抗百年一遇最惡劣的環境條件，永不解脫。
5．可重復利用
可重復利用是浮式生產儲油裝置的另一大特點。這一特點特別適用於開發期較短的邊際油田。當一個油田開發完成後，可以針對下一個油田的要求，對生產設施進行適當的改造和維修即可再次使用。由於改造的工作量相對較少，不但可以爭取油田盡快投產，還可大大減少油田的一次性投入，提高油田的經濟效益。
渤海綏中36-1油田試驗區的明珠號經改造又用到了蓬萊19-3油田，而BZ28-1油田的友誼號曾搬遷到CFD1-6油田服役，目前又在進行設備的維修和局部改造，然後再回到原來的位置，為渤南油田群的開發繼續使用20年。
6．施工周期較短
通過10多年的工程實踐，有關浮式生產儲油裝置的設計和建造，國內已有了相當成熟的經驗。建造一座10多萬噸的浮式生產儲油裝置，一般只需1～1.5年的時間，與一座大型組塊的施工周期差不多。另外，由於對FPSO的船型沒有其他額外的要求，在油田急需投產的情況下，可以選用合適的舊油輪進行改造，在其甲板上增加生產工藝模塊，然後與單點系泊系統相連，即可投入使用，這樣，施工周期可以更短一些。像南海幾個油田，舊油輪的改造時間大都在1年之內即可完成。
『貳』 怎麼樣油氣儲存與儲備保障
到達目的地的原油總是立即被送往煉油廠進行加工處理。一些發達國家通常會為自己儲備相當於三個月進口量的石油產品（石油和石油化工產品），自1968年以來，這種儲備已成為歐洲共同體的必備。各國所採用的戰略儲備方式不盡相同，既有國家層面的，也有民間組織層面的，也有兩者兼而有之進行儲備的。比如在法國，民間組織的石油儲備責任是確保各地區10天的石油消費量和15天的柴油和民用燃料用量。石油產品儲存在大小不等的罐內，它們大多深埋地下。石油儲備中心的管理者們的主要關注點就是安全和保密。防火自然是首要因素；但是也要嚴防土地和水域石油泄漏的危險，對這些儲存罐應進行有規律的監測並注意防腐。
液化天然氣的儲存與輸送。在過去的40年中，人們已經成功而安全地跨越遼闊的海域輸送了大量液化天然氣，這些雙殼結構的船都是專門為液化天然氣的輸送而設計建造的。在陸地，液化天然氣在特別設計建造的雙層儲存罐內在常壓大氣壓力是地球大氣層內任何一個給定點的壓力。在絕大多數情況下，大氣壓力與測量點之上的空氣重量產生的水靜壓力值非常接近。低壓區域的位置上方壓力低於大氣壓，而高壓區則在其上方出現了高於大氣壓力。同樣，隨著高度增加，上覆的大氣變薄，所以氣壓將隨高度增加而減小。在橫剖面上，1平方英寸的空氣柱是從海平面到大氣層頂部測定的，其重量約為14.61磅力。1平方米（11平方英尺）的空氣柱約為110千牛頓（相當於海平面處的10.2噸質量）。條件下儲存，絕大多數儲存罐的混凝土外壁可厚達3英尺，罐內壁是用鎳合金鋼製成，這種特殊設計製造都是為確保液化天然氣的低溫保存。一旦在內壁出現破裂，則內壁與外壁之間的空間都會被液化天然氣充填，人們用精密的監測系統對任何內部裂隙進行不間斷的監測。用泵將液體從儲存罐中抽出，並加熱使其氣化，液化天然氣就可以轉為天然氣，然後，通過天然氣管線把這些氣體輸往民用和商業用戶。但在一些情況下，在技術上難以完成天然氣管線的鋪設，或者投資過於巨大，比如從奈及利亞向歐洲送氣，或從卡達向日本送氣。為了解決這類問題，人們採用了在海上運輸液化天然氣的方法。天然氣會占據大量空間，在它裝船運輸之前就必須進行濃縮處理。兩個基本的方式為：（1）將天然氣轉變為液態化工產物，如氨水或甲苯，或者復合型液態烴類物質；（2）將其低溫冷卻液化（在-160℃狀態下），並用液化天然氣罐進行運輸。由於已經新建了大量的液化加工廠，所以液化天然氣罐的數量也相應地迅速增加。液化天然氣罐的製造使用了先進技術，但也要極其昂貴的材料（如特種鋼材）來製造，這些材料需要耐極低的溫度，這些罐還需要極佳的保溫性能，這意味著液化天然氣罐的運輸費用是同樣體積石油運輸費用的4～5倍之多。
然而，即使這么高的投資，液化天然氣工業出色的經濟靈活性和地緣政治優點使其在當今世界大獲成功。一個需要進口液化天然氣的國家必須修建一些特殊的港口，稱為液化天然氣終端站液化天然氣被用於天然氣的遠程運輸，通常是跨海運輸。在絕大多數情況下，液化天然氣終端是為液化天然氣的進口或出口專門建造的港口。，在那裡從船上卸下液化天然氣罐。這些終端站有三種設備：（1）液化天然氣卸載設備（尤其是液化天然氣罐的噴射加防凍保暖層，可以用泵壓通過管線將液化天然氣從罐內抽提到陸上的裝置）；（2）液化天然氣儲存罐；（3）液化天然氣的再氣化裝置，將氣化後的液化天然氣通過管線輸往進口國的天然氣管線配送系統或直接輸往主要的消費處（比如發電廠）。在氣化加工過程中，1立方米的液化天然氣在大氣壓力下可以氣化為600立方米的天然氣。與石油不同，天然氣在常溫常壓下為氣態，這意味著，就相同質量的能量而言，它所佔的體積是石油體積的600倍。所以，毫無疑問，輸送氣態天然氣租用交通工具的費用將是石油的600倍之多。
液化天然氣是怎樣運輸的？液化天然氣的運輸需要大型的、特殊設計的船，這些船是雙殼的，裝載能力為138000立方米或更大。這種船上固定著一套特殊的罐裝儲存系統，可以在裡面以大氣壓和-160℃狀態儲存天然氣。全球目前有130艘液化天然氣運輸船，還有50多艘的購船訂單。
液化天然氣罐的類型。造船者們可以選擇兩種技術方式：具獨立分隔艙的液化天然氣罐，更常見的是球形罐，可以安裝在船殼內。在船殼內的液化天然氣罐具有特殊的內層，它由鎳或特種鋼製成，用特殊鋼材將船艙分隔開來，以保證它們彼此不滲漏，並能耐受-160℃的低溫，確保船殼內部的保溫。一艘標準的液化天然氣油罐船卡達擁有迄今世界上最大的液化天然氣船。第一艘Q-Max（266000立方米）的船名為「Mozah」。（135000立方米）的運載能力僅僅是運輸相當能量的油輪體積的一半，但前者的造價卻是後者的3倍之多。在過去的40年中，人們已經跨海6000萬英里安全地輸送大量液化天然氣。這些雙殼船體的罐裝船是為運輸液化天然氣專門設計建造的。在陸地，液化天然氣儲存在大氣壓條件下特殊施工建造的雙層壁的儲存罐內。
絕大多數這種運輸船的外壁厚達3英尺，內壁用鎳合金鋼特殊設計建造，可以保證液化天然氣的低溫狀態。一旦內壁出現裂隙，所有的液化天然氣都會灌入內壁與外壁之間的空間。精確的監測系統可以對內部裂隙實施全天候監控。可以用泵將液化天然氣從儲存罐抽出，然後加熱使液體氣化。這些天然氣就可以通過管線輸往民用與商業用戶。
「實際上，一艘標準的液化天然氣罐裝船的長度足有3個足球場那麼大！」
液化天然氣運輸船的裝載能力：一艘標準的液化天然氣罐裝船裝載量可以超過3300萬加侖液化天然氣，它相當於200億加侖的天然氣。一艘液化天然氣罐裝船釋放出來的天然氣將是1944年把美國俄亥俄州東北部港口城市克利夫蘭1平方英裡面積燒成灰燼的燃料量的20倍！
「一艘標準的液化天然氣罐裝船（12.5萬立方米）所裝載天然氣爆炸釋放出的能量相當於70萬噸TNT當量，或者相當於55顆投在日本廣島的原子彈的爆炸能量。」
『叄』 海底石油儲量是怎樣的
據地質專家研究表明，海洋中的大陸架和大陸坡蘊藏著全球3000億噸石油的一半以上。海底石油將顯示出越來越廣闊的應用前景。1960年全世界近海石油產量占石油總產量的10％左右；1970年，產量占總產量的16.8％；1980年海上石油產量佔世界總產量21.8％；1985年海上石油占總產量的26.74％，2000年，已超過世界石油產量的一半以上。
煤、石油、天然氣是工業化社會一刻也離不了的動力源泉。現代化的交通多數離不開石油、天然氣和煤。20世紀以來，傳統的燃料，煤和木材逐步讓位於石油和天然氣。以1950～1970年為例，短短20年間，世界石油消費量提高了三倍，天然氣消費量提高了四倍。在世界各種能源消費結構中，油氣所佔比重達到了64％。而在西方發達國家中，其比重高達75％以上，多數工業發達國家都靠進口石油來滿足本國需要。西歐各國所消費的石油96％依靠進口，開採石油量佔世界石油總量1／3的美國，也要進口40％的石油才能滿足本國石油需求量。日本進口的石油量佔世界石油耗量的17％。這一趨勢有增無減。
能源短缺，早已成為全球人類關注的焦點，因此開發海上天然氣和石油，已成為各工業國家的共同行動。1907年美國在加利福尼亞州的聖巴巴臘海峽，用棧橋式井架，在水深僅有幾米的海底，首次采出石油。1924年前後委內瑞拉的馬拉開波湖和前蘇聯裏海的淺灘上也先後建起了海上石油鑽井架，進行石油開采。這些石油井架都用棧橋同陸地相連。直到1946年，美國建造的海上鑽井平台首次打出了世界上第一口海底油井。
據科學家研究報道，海底石油和天然氣遍及世界各大洲的大陸架，石油儲量最多的首推波斯灣。其中有六個產油量超1000萬噸，儲量在10億噸以上的特大油田。其次是委內瑞拉的馬拉開波湖油田。在海底天然氣儲量方面，波斯灣仍居第一，北海居第二，墨西哥灣第三。
中國淺海大陸架面積近285萬平方千米，其中200米水深范圍內的大陸架面積共130萬平方公里。經勘探研究表明，我國沿海主要有渤海、黃海、東海、台灣淺灘、珠江口、鶯歌海、北部灣等七個含油盆地，總面積約為100萬平方千米，現已查明有17個新生代沉積為主的中、新生代沉積盆地，估計有很多的油氣資源量，大約達100億～130億噸，構成了環太平洋區含油氣帶的主體部分，是中國油氣資源的重要後備基地。
位於英國北海的巨大的海上石油鑽井平台20世紀50年代海上勘探油氣的國家僅六個，而現在已達100多個。海上油氣鑽井數，1961年為726口，而到1995年達2663口，其中美國海上油氣鑽井數最多。海洋石油的產量，1950年僅0.3億噸，佔世界石油總產量的5.5％；1960年為1億噸，佔世界石油總產量的9.20％；1995年為9.65億噸，佔世界石油總產量的30.08％。海洋天然氣的發展速度不如石油，1980年的產量為2903.11億立方米，1995年為4421.00億立方米。
從1980年開始中法、中日先後在渤海中部、西部和南部進行聯合勘探開發。1981年在中日合作區打了第一口預深井，日產原油近1000噸，天然氣約60萬立方米。同年10月又打出了一口井，日產原油270噸，天然氣3.3萬立方米。1982年4月，中日合作打出第一口深井，日產原油390噸，天然氣7萬立方米。
早期的海上鑽探，通常採用固定式或活動式平台進行幾十米，甚至幾百米的水深作業。固定式平台既可用於鑽探，也可用於石油生產。
位於英國北海的巨大的 海上石油鑽井平台
採油是海上石油開採的最後一道工序。固定式生產平台是目前最常用，最主要的是採油平台，它有鋼管架樁基平台、鋼筋混凝土重力式平台、張力腿平台、綳繩塔平台。建一座固定平台，其投資量非常巨大，必須要有大面積的採油要求條件，才是可行的。
浮式生產系統有半潛式和油輪式兩種，半潛式適用於900～1500米的深海區或邊際小油田開採油氣。油輪式的最大作業水深可達1800米。有的國家採用向海中填石砂、泥土和廢料等建造人造島來進行石油開采。
『肆』 海上石油是如何開採的
海上油氣開發 海上油氣開發與陸地上的沒有很大的不同,只是建造採油平台的工程耗資要大得多,因而對油氣田范圍的評價工作要更加慎重.要進行風險分析,准確選定平台位置和建設規模.避免由於對地下油藏認識不清或推斷錯誤,造成損失.60年代開始,海上石油開發有了極大的發展.海上油田的採油量已達到世界總採油量的20％左右.形成了整套的海上開采和集輸的專用設備和技術.平台的建設已經可以抗風、浪、冰流及地震等各種災害,油、氣田開採的水深已經超過200米.
當今世界上還有不少地區尚未勘探或充分勘探,深部地層及海洋深水部分的油氣勘探剛剛開始不久,還會發現更多的油氣藏,已開發的油氣藏中應用提高石油採收率技術可以開采出的原油數量也是相當大的；這些都預示著油、氣開採的科學技術將會有更大的發展.
石油是深埋在地下的流體礦物.最初人們把自然界產生的油狀液體礦物稱石油,把可燃氣體稱天然氣,把固態可燃油質礦物稱瀝青.隨著對這些礦物研究的深入,認識到它們在組成上均屬烴類化合物,在成因上互有聯系,因此把它們統稱為石油.1983年9月第11次世界石油大會提出,石油是包括自然界中存在的氣態、液態和固態烴類化合物以及少量雜質組成的復雜混合物.所以石油開采也包括了天然氣開采.
石油在國民經濟中的作用 石油是重要能源,同煤相比,具有能量密度大（等重的石油燃燒熱比標准煤高50％）、運輸儲存方便、燃燒後對大氣的污染程度較小等優點.從石油中提煉的燃料油是運輸工具、電站鍋爐、冶金工業和建築材料工業各種窯爐的主要燃料.以石油為原料的液化氣和管道煤氣是城市居民生活應用的優質燃料.飛機、坦克、艦艇、火箭以及其他航天器,也消耗大量石油燃料.因此,許多國家都把石油列為戰略物資.
20世紀70年代以來,在世界能源消費的構成中,石油已超過煤而躍居首位.1979年佔45％,預計到21世紀初,這種情況不會有大的改變.石油製品還廣泛地用作各種機械的潤滑劑.瀝青是公路和建築的重要材料.石油化工產品廣泛地用於農業、輕工業、紡織工業以及醫葯衛生等部門,如合成纖維、塑料、合成橡膠製品,已成為人們的生活必需品.
1982年世界石油產量為26.44億噸,天然氣為15829億立方米.1973年以來,三次石油漲價和1982年的石油落價,都引起世界經濟較大的波動（見世界石油工業）.
油氣聚集和驅動方式 油氣在地殼中生成後,呈分散狀態存在於生油氣層中,經過運移進入儲集層,在具有良好保存條件的地質圈閉內聚集,形成油氣藏.在一個地質構造內可以有若干個油氣藏,組合成油氣田.
儲層 貯存油氣並能允許油氣流在其中通過的有儲集空間的岩層.儲層中的空間,有岩石碎屑間的孔隙,岩石裂縫中的裂隙,溶蝕作用形成的洞隙.孔隙一般與沉積作用有關,裂隙多半與構造形變有關,洞隙往往與古岩溶有關.空隙的大小、分布和連通情況,影響油氣的流動,決定著油氣開採的特徵（見石油開發地質）.
油氣驅動方式 在開採石油的過程中,油氣從儲層流入井底,又從井底上升到井口的驅動方式.主要有:①水驅油藏,周圍水體有地表水流補給而形成的靜水壓頭；②彈性水驅,周圍封閉性水體和儲層岩石的彈性膨脹作用；③溶解氣驅,壓力降低使溶解在油中的氣體逸出時所起的膨脹作用；④氣頂驅,存在氣頂時,氣頂氣隨壓力降低而發生的膨脹作用;⑤重力驅,重力排油作用.當以上天然能量充足時,油氣可以噴出井口；能量不足時,則需採取人工舉升措施,把油流驅出地面（見自噴採油法,人工舉升採油法）.
石油開採的特點 與一般的固體礦藏相比,有三個顯著特點：①開採的對象在整個開採的過程中不斷地流動,油藏情況不斷地變化,一切措施必須針對這種情況來進行,因此,油氣田開採的整個過程是一個不斷了解、不斷改進的過程；②開采者在一般情況下不與礦體直接接觸.油氣的開采,對油氣藏中情況的了解以及對油氣藏施加影響進行各種措施,都要通過專門的測井來進行；③油氣藏的某些特點必須在生產過程中,甚至必須在井數較多後才能認識到,因此,在一段時間內勘探和開采階段常常互相交織在一起（見油氣田開發規劃和設計）.
要開發好油氣藏,必須對它進行全面了解,要鑽一定數量的探邊井,配合地球物理勘探資料來確定油氣藏的各種邊界（油水邊界、油氣邊界、分割斷層、尖滅線等）；要鑽一定數量的評價井來了解油氣層的性質（一般都要取岩心）,包括油氣層厚度變化,儲層物理性質,油藏流體及其性質,油藏的溫度、壓力的分布等特點,進行綜合研究,以得出對於油氣藏的比較全面的認識.在油氣藏研究中不能只研究油氣藏本身,而要同時研究與之相鄰的含水層及二者的連通關系（見油藏物理）.
在開采過程中還需要通過生產井、注入井和觀察井對油氣藏進行開采、觀察和控制.油、氣的流動有三個互相聯接的過程：①油、氣從油層中流入井底；②從井底上升到井口；③從井口流入集油站,經過分離脫水處理後,流入輸油氣總站,轉輸出礦區（見油藏工程）.
石油開采技術
測井工程 在井筒中應用地球物理方法,把鑽過的岩層和油氣藏中的原始狀況和發生變化的信息,特別是油、氣、水在油藏中分布情況及其變化的信息,通過電纜傳到地面,據以綜合判斷,確定應採取的技術措施（見工程測井,生產測井,飽和度測井）.
鑽井工程 在油氣田開發中,有著十分重要的地位,在建設一個油氣田中,鑽井工程往往要佔總投資的50％以上.一個油氣田的開發,往往要打幾百口甚至幾千口或更多的井.對用於開采、觀察和控制等不同目的的井（如生產井、注入井、觀察井以及專為檢查水洗油效果的檢查井等）有不同的技術要求.應保證鑽出的井對油氣層的污染最少,固井質量高,能經受開采幾十年中的各種井下作業的影響.改進鑽井技術和管理,提高鑽井速度,是降低鑽井成本的關鍵（見鑽井方法,鑽井工藝,完井）.
採油工程 是把油、氣在油井中從井底舉升到井口的整個過程的工藝技術.油氣的上升可以依靠地層的能量自噴,也可以依靠抽油泵、氣舉等人工增補的能量舉出.各種有效的修井措施,能排除油井經常出現的結蠟、出水、出砂等故障,保證油井正常生產.水力壓裂或酸化等增產措施,能提高因油層滲透率太低,或因鑽井技術措施不當污染、損害油氣層而降低的產能.對注入井來說,則是提高注入能力（見採油方法,采氣工藝,分層開采技術,油氣井增產工藝）.
油氣集輸工程 是在油田上建設完整的油氣收集、分離、處理、計量和儲存、輸送的工藝技術.使井中采出的油、氣、水等混合流體,在礦場進行分離和初步處理,獲得盡可能多的油、氣產品.水可回注或加以利用,以防止污染環境.減少無效損耗（見油田油氣集輸）.
石油開采中各學科和工程技術之間的關系見圖.
石油開采
石油開采技術的發展 石油和天然氣的大規模開采和應用,是近百年的事.美國和俄國在19世紀50年代開始了他們各自的近代油、氣開采工業.其他國家稍晚一些.石油開采技術的發展與數學、力學、地質學、物理學、機械工程、電子學等學科發展有密切聯系.大致可分三個階段：
初期階段 從19世紀末到20世紀30年代.隨著內燃機的出現,對油料提出了迫切的要求.這個階段技術上的主要標志是以利用天然能量開采為主.石油的採收率平均只有15～20％,鑽井深度不大,觀察油藏的手段只有簡單的溫度計、壓力計等.
第二階段 從30年代末到50年代末,以建立油田開發的理論體系為標志.主要內容是：①形成了作為鑽井工程理論基礎的岩石力學；②基本確立了油藏物理和滲流力學體系,普遍採用人工增補油藏能量的注水開采技術.在蘇聯廣泛採用了早期注水保持地層壓力的技術,使石油的最終採收率從30年代的15～20％,提高到30％以上,發展了以電測方法為中心的測井技術和鑽4500米以上的超深井的鑽井技術.在礦場集輸工藝中廣泛地應用了以油氣相平衡理論為基礎的石油穩定技術.基本建立了與油氣田開發和開采有關的應用科學和工程技術體系.
第三階段 從60年代開始,以電子計算機和現代科學技術廣泛用於油、氣田開發為標志,開發技術迅速發展.主要方面有：①建立的各種油層的沉積相模型,提高了預測儲油砂體的非均質性及其連續性的能力,從而能更經濟有效地布置井位和開發工作；②把現代物理中的核技術應用到測井中,形成放射性測井技術,與原有的電測技術, 加上新的生產測井系列,可以用來直接測定油藏中油、氣、水的分布情況,在不同開發階段能採取更為有效的措施；③對油氣藏內部在採油氣過程中起作用的表面現象及在多孔介質中的多相滲流的規律等,有了更深刻的理解,並根據物理模型和數學模型對這些現象由定性進入定量解釋（見油藏數值模擬）,試驗和開發了除注水以外提高石油採收率的新技術；④以噴射鑽井和平衡鑽井為基礎的優化鑽井技術迅速發展.鑽井速度有很大的提高.可以打各種特殊類型的井,包括叢式井,定向井,甚至水平井,加上優質泥漿,使鑽井過程中油層的污染降到最低限度；⑤大型酸化壓裂技術的應用使很多過去沒有經濟價值的油、氣藏,特別是緻密氣藏,可以投入開發,大大增加了天然資源的利用程度.對油井的出砂、結蠟和高含水所造成的困難,在很大程度上得到了解決（見稠油開采,油井防蠟和清蠟,油井防砂和清砂,水油比控制）；⑥向油層注蒸汽,熱采技術的應用已經使很多稠油油藏投入開發；⑦油、氣分離技術和氣體處理技術的自動化和電子監控,使礦場油、氣集輸中的損耗降到很低,並能提供質量更高的產品.
靠油藏本身或用人工補給的能量把石油從井底舉升到地面的方法.19世紀50年代末出現了專門開採石油的油井.早期油井很淺,用吊桶汲取.後來井深增加,採油方法逐漸復雜,分為自噴採油法和人工舉升採油法兩類,後者有氣舉採油法和泵抽採油法（又稱深井泵採油法）兩種.
自噴採油法： 當油藏壓力高於井內流體柱的壓力,油藏中的石油通過油管和採油樹自行舉升至井外的採油方法.石油中大量的伴生天然氣能降低井內流體的比重,降低流體柱壓力,使油井更易自噴.油層壓力和氣油比（中國石油礦場習稱油氣比）是油井自噴能力的兩個主要指標.
油、氣同時在井內沿油管向上流動,其能量主要消耗於重力和摩擦力.在一定的油層壓力和油氣比的條件下,每口井中的油管尺寸和深度不變時,有一個充分利用能量的最優流速范圍,即最優日產量范圍.必須選用合理的油管尺寸,調節井口節流器（常稱油嘴）的大小,使自噴井的產量與油層的供油能力相匹配,以保證自噴井在最優產量范圍內生產.
為使井口密封並便於修井和更換損壞的部件,自噴井井口裝有專門的採油裝置,稱採油樹（見彩圖）.自噴井的井身結構見圖.自噴井管理方便,生產能力高,耗費小,是一種比較理想的採油方法.很多油田都採取早期注水、注氣（見注水開采）保持油藏壓力的措施,延長油井的自噴期.
人工舉升採油法： 人為地向油井井底增補能量,將油藏中的石油舉升至井口的方法.隨著采出石油總量的不斷增加,油層壓力日益降低；注水開發的油田,油井產水百分比逐漸增大,使流體的比重增加,這兩種情況都使油井自噴能力逐步減弱.為提高產量,需採取人工舉升法採油（又稱機械採油）,是油田開採的主要方式,特別在油田開發後期,有泵抽採油法和氣舉採油法兩種.
氣舉採油法： 將天然氣從套管環隙或油管中注入井內,降低井中流體的比重,使井內流體柱的壓力低於已降低了的油層壓力,從而把流體從油管或套管環隙中導出井外.有連續氣舉和間歇氣舉兩類.多數情況下,採用從套管環隙注氣、油管出油的方式.氣舉採油要求有比較充足的天然氣源；不能用空氣,以免爆炸.氣舉的啟動壓力和工作壓力差別較大.在井下常需安裝特製的氣舉閥以降低啟動壓力,使壓縮機在較低壓力下工作,提高其效率,結構和工作原理見圖.在油管外的液面被壓到氣舉閥以下時,氣從A孔進入油管,使管內液體與氣混合,噴出至地面.管內壓力下降到一定程度時,油管內外壓差使該閥關閉.管外液面可繼續下降.油井較深時,可裝幾個氣舉閥,把液面降至油管鞋,使啟動壓力大為降低.
氣舉採油法：
氣舉井中產出的油、氣經分離後,氣體集中到礦場壓縮機站,經過壓縮送回井口.對於某些低產油井,可使用間歇氣舉法以節約氣量,有時還循環使用活塞氣舉法.
氣舉法有較高的生產能力.井下裝置簡單,沒有運動部件,井下設備使用壽命長,管理方便.雖然壓縮機建站和敷設地面管線的一次投資高,但總的投資和管理費用與抽油機、電動潛油泵或水力活塞泵比較是最低的.氣舉法應用時間較短,一般為15～30％左右；單位產量能耗較高,又需要大量天然氣；只適用於有天然氣氣源和具備以上條件的地區內有一定油層壓力的高產油井和定向井,當油層壓力降到某一最低值時,便不宜採用；效率較低.
泵抽採油法： 人工舉升採油法的一種（見人工舉升採油法）.在油井中下入抽油泵,把油藏中產出的液體泵送到地面的方法,簡稱抽油法.此法所用的抽油泵按動力傳動方式分為有桿和無桿兩類.
有桿泵 是最常用的單缸單作用抽油泵（圖1）,其排油量取決於泵徑和泵的沖程、沖數.有桿泵分桿式泵、管式泵兩類.一套完整的有桿泵機組包括抽油機、抽油桿柱和抽油泵（圖2）.
泵抽採油法 泵抽採油法
抽油機主要是把動力機(一般是電動機)的圓周運動轉變為往復直線運動,帶動抽油桿和泵,抽油機有游梁式和無游梁式兩種.前者使用最普遍,中國一些礦場使用的鏈條抽油機屬後一種（見彩圖）.抽油桿柱是連接抽油機和抽油泵的長桿柱,長逾千米,因交變載荷所引起的振動和彈性變形,使抽油桿懸點的沖程和泵的柱塞沖程有較大差別.抽油泵的直徑和沖程、沖數要根據每口油井的生產特徵,進行設計計算來優選.在泵的入口處安裝氣體分離裝置——氣錨,或者增加泵的下入深度,以降低流體中的含氣量對抽油泵充滿程度（即體積效率）的影響.
泵抽採油法
有桿泵是一個自重系統,抽油桿的截面增加時,其載荷也隨著增大.各種材質製成的抽油桿的下入深度,都是有極限的,要增加泵的下入深度,主要須改變抽油桿的材質、熱處理工藝和級次.根據抽油桿的彈性和地層流體的特徵,在選擇工作制度時,要選用沖程、沖數的有利組合.有桿泵的工作深度在國外已超過 3000m,抽油機的載荷已超過25t,泵的排量與井深有關,有些淺井日排量可以高達400m3,一般中深井可達200m3,但抽油井的產量主要根據油層的生產能力.有桿抽油機泵組的主要優點是結構簡單,維修管理方便,在中深井中泵的效率為50％左右,適用於中、低產量的井.目前世界上有85％以上的油井用機械採油法生產,其中絕大部分用有桿泵.
無桿泵 適用於大產量的中深井或深井和斜井.在工業上應用的是電動潛油泵、水力活塞泵和水力噴射泵.
電動潛油泵 是一套多級離心泵和電動機直接連接的機泵組.由動力電纜把電送給井下的電機以驅動離心泵,把井中的流體泵送到地面,由於機泵組是在套管內使用,機泵的直徑受到限制,所以採取細長的形狀（圖3）.為防止井下流體(特別是水)進入電樞使電機失效,需採取特殊的密封裝置,並在泵和電動機的連接部位加裝保護器.泵的排量受井眼尺寸的限制,揚程決定於泵的級數,二者都取決於電動機的功率.電動潛油泵適用於中、高產液量,含氣和砂較少的稀油或含水原油的油井.一般日排量為100～1000m3、揚程在2000m以內時,效率較高,可用於斜井.建井較簡單,管理方便,免修期較長,泵效率在60％左右；但不適用於高含氣的井和帶腐蝕性流體的井,下井後泵的排量不能調節,機泵組成本較高,起下作業和檢修都比較復雜.
泵抽採油法
水力活塞泵 利用地面泵注入液體驅動井下液壓馬達帶動井下泵,把井下的液體泵出地面.水力活塞泵的工作原理與有桿泵相似,只是往復運動用液壓馬達和換向閥來實現（圖 4水力活塞泵的井下泵有單作用和雙作用兩種,地面泵都用高壓柱塞泵.流程有兩種：①開式流程.單管結構,以低粘度原油為動力液,既能減少管道摩擦阻力,又可降低抽出油的粘度,並與采出液混在一起采出地面.②閉式流程.用輕油或水為動力液,用水時要增添潤滑劑和防腐劑,自行循環不與產出的液體相混,工作過程中只需作少量的補充.水力活塞泵可以單井運轉,也可以建泵組集中管理,排量適應范圍寬,從每日幾十到上千立方米等,適用於深井、高揚程井、稠油井、斜井.優點是可任意調節排量,起下泵可不起油管,操作和管理方便.泵效率可達85％以上.缺點是地面要多建一條高壓管線,動力液要處理,增加了建井和管理成本.
泵抽採油法
水力射流泵 帶有噴嘴和擴散器的抽油泵（圖5）.水力射流泵沒有運動零件,結構簡單,成本低,管理方便,但效率低,不高於30～35％,造成的生產壓差太小,只適用於高壓高產井.一般僅在水力活塞泵的前期即油井的壓力較高、排量較大時使用；當壓力降低、排量減少時,改用水力活塞泵.
『伍』 現在海洋油氣資源開採的主要方式有哪些
全球海洋油氣田，指的是世界各地海洋油氣田的概況，主要關注油氣田分布情況、儲量情況以及產油量情況幾方面。到90年代，世界各地發現了約1600多個海洋油氣田，近300個已正式投入生產，其中70多個是巨型油氣田。儲量超過1億噸的有14個。在特大油田中有7個位於波斯灣。波斯灣面積近150萬平方千米，目前查明儲量120億噸，平均每平方千米其中英國日產原油達30萬噸，波斯也就成為世界上海上產油量最多的國家。常用的採油方法
一，自噴採油法：利用油層本身的彈性能量使地層原油噴到地面的方法稱為自噴採油法。自噴採油主要依靠溶解在原油中的氣體隨壓力的降低分享出來而發生的膨脹。在整個生產系統中，原油依靠油層所提供的壓能克服重力及流動阻力自行流動，不需要人為補充能量，因此自噴採油是最簡單、最方便、最經濟的採油方法。
二、人工舉升。人為地向油井井底增補能量，將油藏中的石油舉升至井口的方法是人工舉升採油法。隨著采出石油總量的不斷增加，油層壓力日益降低；注水開發的油田，油井產水百分比逐漸增大，使流體的比重增加，這兩種情況都使油井自噴能力逐步減弱。為提高產量，需採取人工舉升法採油（又稱機械採油），是油田開採的主要方式，特別在油田開發後期，有泵抽採油法和氣舉採油法兩種。在陸地油田常用抽油機，海上多用電潛泵，像一些出砂井或稠油井多用螺桿泵，此外常用的還有射流泵、氣舉、柱塞泵等等。
『陸』 海底石油是怎麼形成的
從海岸向外，到深海大洋區之問的區域，人們稱它為大陸邊緣地區。這里有水深不到200米的大陸架淺水區，還有大陸架到深海之間的一段陡坡，水深在200~3000米之間，稱為「大陸坡」。經過近百年的海上石油勘探，人們發現在大陸架淺水區蘊藏著豐富的油氣資源，而且在大陸坡，甚至在小型的海洋盆地等深水海域也都找到了藏油的證據。據調查，海底石油約有1350億噸，佔世界可開採石油儲量的45％。舉世聞名的波斯灣是世界上海底石油儲量最豐富的地區之一。在我國的南海、東海、黃海和渤海灣，也都先後發現了油田。海底石油資源如此豐富，那麼它是如何來的呢?要搞清這個問題，還得從幾千萬年甚至上億年前的歷史地質時期談起。
海底石油
在漫長的歷史地質時期中，地球上的氣候，有的時期比現在溫暖濕潤，有的時期比現在寒冷乾燥。在溫暖濕潤的地質時期，由於大陸架淺水區氣候溫和，陽光充足，光線能夠透過淺淺的水層照射到海底，加上江河裡帶來大量的營養物質，水質肥沃，海洋藻類生物在這里大量繁殖。同時，海洋中的魚類、軟體類動物以及其他浮游生物也在這里群集，迅速繁殖。這些生物死亡後，遺體隨同江河夾帶來的泥沙一起沉積在海底，形成所謂的「有機淤泥」。這樣，年復一年，大量的生物遺體和泥沙組成的有機淤泥被一層一層掩埋起來。由於這些地層因某種原因不斷下降，有機淤泥越積越厚，越埋越深，最後與外面的空氣相隔絕，造成一個缺氧的環境，加上深層處溫度和壓力的作用，厭氧細菌便把有機質分解，最後形成了石油。不過，這時形成的石油還只是分散的油滴。
在地層下，分散的油滴需尋找「藏身之地」。由於氣候的變遷，海洋中形成的沉積物有時候顆粒較粗，顆粒問孔隙較大，便形成了砂岩、礫岩；有時候顆粒較細，顆粒問孔隙很小，於是形成頁岩、泥岩。在上覆地層的壓力作用下，這些分散的油滴被「擠」向多孔隙的砂岩層，成為儲積石油的地層；而孔隙很小的頁岩層，由於油滴無法「擠」進去，儲積不了石油，卻成了防止石油逃逸的「保護層」。
石油儲積在砂岩層中還不具備開采價值，還需經過一個地質構造變形過程，使分散的石油集中在構造的一定部位，這樣才能成為可開採的油田。這個過程大致為：原來接近水平的岩層由於受到各種壓力的作用而發生變形，形成波浪起伏的形狀，向上突起的叫背斜構造，向下彎曲的叫向斜構造；有的岩層經過擠壓，形成像饅頭一樣的隆起，叫穹隆構造。在岩層受到巨大壓力而變形的同時，含油層中比重小的石油由於受到下部地下水的浮托，向向斜構造岩層或穹隆構造岩層的頂部匯集，這時石油位於上部，而處在中間、下部的則是水。具有這種構造的岩層就像一個大臉盆，把匯集的石油保存起來，成為儲藏石油的大「倉庫」，在地質學上叫做「儲油構造」，這才有真正的開采價值。
『柒』 什麼是浮式儲油卸油裝置（FPSO）
FPSO（Floating Proction Storage and Offloading），即浮式儲油卸油裝置，可對原油進行初步加工並儲存，被稱為「海上石油工廠」。
大型FPSO
FPSO是對開採的石油進行油氣分離、處理含油污水、動力發電、供熱、原油產品的儲存和運輸，集人員居住與生產指揮系統於一體的綜合性的大型海上石油生產基地。與其他形式的石油生產平台相比，FPSO具有抗風浪能力強、適應水深范圍廣、儲/卸油能力大，以及可轉移、可重復使用的優點，廣泛適合於遠離海岸的深海、淺海海域及邊際油田的開發，已成為海上油氣田開發的主流生產方式。
FPSO裝置作為海洋油氣開發系統的組成部分，一般與水下採油裝置和穿梭油輪（Shuttle Tanker）組成一套完整的生產系統，是目前海洋工程船舶中的高技術產品。同時它還具有高投資、高風險、高回報的海洋工程特點。
FPSO儼然一座「海上油氣加工廠」，把來自油井的油氣水等混合液經過加工處理成合格的原油或天然氣，成品原油儲存在貨油艙，到一定儲量時經過外輸系統輸送到穿梭油輪。作為海上油氣生產設施，FPSO系統主要由系泊系統、載體系統、生產工藝系統及外輸系統組成，涵蓋了數十個子系統。
FPSO上面安裝了原油處理設備，有的FPSO有自航能力，有的則沒有，採用單點系泊模式在海面上固定。FPSO通常與鑽油平台或海底採油系統組成一個完整的採油、原油處理、儲油和卸油系統。其作業原理是：通過海底輸油管線接收從海底油井中采出的原油，並在船上進行處理，然後儲存在貨油艙內，最後通過卸載系統輸往穿梭油輪。