油田開發環境工程問題分析

時間:2022-08-29 04:21:26

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油田開發環境工程問題分析

提要:根據洙江口盆地區域海洋地質調查及其它有關資料,本文提出了在南海油田開發中應重視的幾個問題,包括工程地質因素;水文氣象因素;地裳、火山活動和斷裂;以及海洋污柒生物因素。

關鍵詞:南海,油田開發,工程地質

北部灣盆地潿1〇3油田率先投產,揭開了南海北部大陸架油氣勘探史上新的一頁。目前,在珠江口盆地、北部灣盆地、鶯歌海盆地已發現了流花11-1、潿6-1、崖13-1、惠州-21-1、西江24-3-2等相當規模的含油氣構造和油氣富集相帶,現正做開發前的各種準備工作,特別是1988年開始的第三輪對外招標,必將加快南海油氣開發的步伐。為此,油氣開發中的海洋環境、工程地質條件也愈加引起各有關學者的注意。在研究國內外經驗、教訓的基礎上,針對南海實際進行科學預測,以從宏觀上指導未來的油氣勘探和開發工作。根據珠江口盆地區域海洋工程地質調査及有關資料,盆地中的油氣開發應重視以下幾個問題:

一、工程地質因素

是指可能引起工程威脅的災害地質因素。1、滑坡和潛在的海底滑動:珠江口盆地北緣陸架平坦,底質以砂為主。但是,在5〇、9〇和13〇米水深線位置,陸架有三級明顯的坡降傾斜。淺層ISO米以上的沉積物以細粒為主,至少有3—4層粉砂質粘土、粘土層,在內陸架是湖灣相沉積,在外陸架為三角洲相軟的粘土夾層,且是被晚更新世末的河流搬運堆積在陸架轉折帶的斜坡上,似有蠕變滑動趨勢。實驗證明,在某些邊坡位置,軟的粘土層含水量高,孔隙率大,塑性指數近于1,內聚力和內摩擦角小,壓縮模量小,在重力和其它外力共同作用下,可以引起滑坡,牽引海底移動。此外,在東沙隆起衛灘周圍,已經發現有雜亂堆積的滑坡塊體。滑坡構成不穩定的采集現場,對一個油氣富集區來講,是十分不利的,尤其對于某些永久性的工程設施,如采油平臺、長距離的輸油管道是致命的威脅^2、井噴和淺層氣:據悉,在南海大陸架大部分地區存在一淺層高壓氣槽,在鉆井中會發生重大的井噴事故,造成平臺傾覆、機毀人亡。在北部灣盆地中,曾經鉆遇淺層氣,幾口油井氣噴,造成機塌井廢,或因遇氣層被迫中途停鉆,損失巨大。珠江口盆地也有數口探井,在鉆進時受氣層威脅。區域調查表明,珠江口盆地中淺層氣普見。一種是淺層含氣沉積物,通常氣以分散狀存在于海底5〇米左右的層間。另一種是深層運移氣,在斷層附近1000米左右的深度聚集。淺層氣除了使沉積物中孔隙水壓力増加,結構疏松,造成局部沉陷外,還具有高壓溢噴的特點,往往引起強烈井噴,世界上因此造成的重大失誤,比例高達25夠。3、埋藏古河道:珠江口盆地中的珠一坳陷已經發現三個含油氣構造,並在三個不同的構造帶上。其中惠州凹陷和西江凹陷之間,集中了西江24-3、西江24-1、西江231、惠州271、惠州21-1、惠州331等六個汕田;在惠州凹陷南部和東沙隆起西南部有流花11-1油田為首的一系列珊瑚礁油田,還是一個令人矚目的油氣富集區。值得重視的是,上述兩個有利地帶,在其淺層發現有廣布的晚更新世末埋藏古河道,范圍達多平方公里,潛伏于海底以下25米左右,河床對下覆地層嚴重切割侵蝕,上覆全新世海相水平層。古河道沉積上、下界面均為不整合,曾遭到地史上暴露風化或海水進浸淘洗,物質結構疏松,是天然的滑動面,不利.于上覆筑構的穩定性。河道充填的粗碎屑,孔隙度大、層間水循環快,滲透性強,在地層中長期沖蝕淋濾,在上覆載荷下,極易造成局部塌陷。河道縱向切割深度可達5—3〇米,橫向上可以是某種砂體或漫灘沼澤泥,在近距離內力學支撐、抗剪強度差別甚遠,會因插樁錨地造成傾斜、不平衡。因此對于鉆井平臺、采油平臺那樣的龐然大物,本身自重和運轉中的機械振動這樣的基礎條件,在工程設計中要認真對付。

二、水文氣象因素

有人用“惡劣復雜、難以捉摸”概括了南海水文氣象的實際。“格洛瑪.爪眭海”號鉆井船受臺風襲擊,在北部灣沉沒的嚴酷事實,也從某個側面反映了在南海油田開發中將面臨的自然災害》近5〇年統計數字表明,每年平均進入南海的西太平洋臺風和南海生成的臺風有10—15次,風力大于11級的有7—8次。除2月份外,臺風基本上全年盛行,從5、6月份開始,逐漸次數増多,風力增強,最大強度集中在7、8、9、1〇月份,又以8—9月份最頻,達36吻,危害也最大。每年有一半以上的臺風在東經11〇°—120°間的南海北部登陸,嚴重威脅毗鄰珠江口盆地的近岸一帶。此外,還有頻繁出現的“熱帶低壓”,其活動中心、移動路線、擴展區域、影響程度沒有規律,引起的強風、陣風隨時危及市海北部,特別是在反厄爾尼諾年,臺風更多、風力更猛,其危害性不容忽視。海流、波浪、潮汐也是常見的自然災害。海流受毗鄰海洋環流的強烈影響,且主要隨季節變化,與東北季風、西南季風關系密切。在平靜氣候條件下,往往還有高能強水流從洋盆進入珠江口盆地的淺水區,在陸架邊緣常有強流、渦流回蕩。盆地范圍內,波浪高度可達3一4米、長度大于50公里,極端條件下尚未見報道。沿岸水域以全日潮為主,潮差達2—3米,遠離岸外,以混合潮為主,潮差小于2米。臺風、波浪和潮汐海流,導致海底液化推移,形成沖刷或堆積,加劇了海底的不穩定性,它們還直接撞擊海上設備,造成災害性破壞。

三、地震、火山活動和斷裂

南海位處歐亞、印度洋、太平洋三大板塊的交匯點,又被華南沿海火山巖帶和臺灣-菲律賓、印度尼西亞島弧火山巖帶包圍,在南海北部,還有陸殼、過渡殼和洋殼等地殼性質的不同,地震、火山活動和斷裂互相伴生、誘發,其活動之復雜、激烈、活躍、特殊,非其它地區可比擬?新生代南海擴張、雷瓊-澎湖第四紀玄武巖噴溢、西沙髙尖石火山活動、北部陸坡高達3.92個熱流單位的熱流值,都為南海北部油田的開發從相對活動性較強方面增加了困難。據歷史記載,南海北部,尤其是濱岸陸緣,以及珠江口內,是一強地震活動帶,M>4.5級的地震奮數百次之多,也曾多次發生過7—8級的大震,震中多與本區最為發育的北北東、北東東、北西幾組張性斷裂有關,孕育最多的是幾組斷裂的交匯點。目前人們已不滿足于普通的地震監測,為了工程的需要,紛紛開展地震的參數計算研究,從震波振幅、持續時間、振動周期、能量等方面區分地震的活動性,以求得在不同工程使用年限內,地震動值越過某一概率帶來的危險估計,這在未來南海油田的開發中是完全必須的。地震、火山活動均可使斷層重新活動、引起淺層和海底斷裂、崩塌、改變工程環境,導致上覆建筑物傾斜、移動、倒塌,以至沉沒。

四、海洋污染、海洋污損生物因素

世界海洋油氣開發,一方面解決了能源問題,而另一方面由于油氣的泄漏,又污染海洋,嚴重破壞生態平衡,不斷帶給人們厄運,如魚類水產死亡、漁場關閉、經濟蕭條。因此在未來南海油田的開發中,既要高速度、又要充分發揮技術優勢,把可能的環境污染降到最低程度。不論是油輪、管道輸送、還是鉆井,采油過程中都要嚴防油氣泄漏、漂移,也要防止垃圾廢物無限制地沾污干凈的海洋。對于海洋污損生物的重視,人們已經和工程筑構的持久性結合起來了,甚至把它與水中金屬部件的防腐防銹等價齊觀?特別是南海為亞熱帶-溫帶水域,溫度、鹽度合適,利于某些污損生物生長,它們對于船體和其它構件的附著,會增加負載,影響工程定期檢查,對于潛水作業十分不利。

作者:寇養琦 單位:第二海洋地質調查大隊海工隊