3 _8 D8 u4 N; U* D. |1 Q* s t7 p 本文由 中国海油 特约制作海洋，面积辽阔，物产丰富，蕴藏着这颗星球上超过34%的石油和天然气。
0 y! t" Y5 o8 P. u* T R 然而这些油气资源却并非触手可及，其中更有44%深埋于水深超过300米的深海之下，在中国也同样如此，尤其是在我国南海，在这片平均水深超过1000米的海域，55%的油气资源都埋在深深的海底。
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国际上划分深水区的标准有＞300米、＞400米、＞500米等不同方案，本文采用＞300米的分级标准，其中水深在300米以内的海域为浅水，300-1500米为深水，大于1500米为超深水。图为中国海域地形图，制图@郑艺/星球研究所但是海洋环境却极其复杂、极其恶劣，水深每增加一米，资源开采难度将呈几何级数增长，以致于在过去的漫长岁月中，面对近在家门口的宝藏，我们始终举步维艰。
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直到近些年来，我们终于依靠自己的力量相继实现了第一次深海勘探、第一次深海钻井，更建成了第一座水深达1500米的大气田，正式开启了中国海上油气开采的超深水时代。
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2021年6月，中国首个自营的1500米水深的天然气田「深海一号」正式投产，画面中的庞然大物为中国最大生产储卸油平台，摄影师@韩庆而放眼全国，我们的渤海、东海、南海之上，145个油气田不分昼夜，将来自海洋深处的能源源源不断地送往全国，作业能力也从数十米飞跃至3000米之多。
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为什么走向深海的道路会如此艰难？我们又是如何做到的呢？
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01 炼一双「火眼金睛」
; P+ p5 x/ l7 F; L 想要走向深海，我们首先必须知道海底的油气资源究竟在哪里。
# N2 g3 J S9 H 可是，深海之中如同一团迷雾，地层之下更是深不可测，除非拥有一双能够穿透海水、穿透地层的「火眼金睛」。
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: e4 u7 |0 E6 m5 s' X 涠洲岛镶嵌在一望无垠的大海中，摄影师@陈肖在陆地上，人们可以向地下发射人造声波，通过接收和分析不同地层的反射波，便能反推出地层的分布规律，从而推断出油气资源的分布。
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类似的探测方法同样适用于海上，只不过海上毫无立足之地，若要安放所有设备、人员，人们必须要有一艘特殊的能够进行物理勘探的大船，人称物探船。
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这种利用声波等物理手段来研究地层信息的手段，称为地球物理勘探，简称物探。人造声波也称为人造地震波，其勘探方式则被业内称为地震勘探。海上地震勘探原理示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所这种船最鲜明的特征，就是尾部拖行的超长电缆。它们用于接收海底反射的声波，相当于每一条电缆都扫描了地层的一个切面。
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/ m! B1 l# I. q. V7 _ 单条电缆勘探示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所但仅凭一个切面做出的判断显然不够准确，倘若能同时扫描更多地层切面，并将它们拼合起来，一个三维地层模型便跃然眼前，隐藏其中的油气线索也将一一显现。
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多条平行电缆勘探示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所这也意味着，当一艘船拖带的电缆长度越长、数量越多，一次扫过的面积就越大，若再有更快的航速以及超长的续航，扫描效率自然就越高。
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地震船以及拖拽的长长的电缆，摄影师@赵仲兴但要拥有这样一艘物探船却并非易事，以致于在我国海上油气开采的初期，人们只能用塑料袋装满炸药来激发声波，只能用胶布包裹电缆，甚至用气球悬浮电缆，才好不容易将一艘旧船改造成了简陋的物探船。
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但自此以后，一场长达50多年的升级之路拉开帷幕。从中外合建的装备4条6000米长电缆的「东方明珠号」物探船，再到自行改装的装备8条6000米长电缆的「海洋石油719」物探船，最终，装备12条8000米长电缆的「海洋石油720」深水物探船终于诞生。
2 w3 T' w( j8 [- n$ s a& O 当其尾部电缆展开后，覆盖的海域面积之大，甚至相当于1200多个标准足球场。
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左边小船正在为右边大船提供物资补给，其中大船为物探船海洋石油720，摄影师@陈志玮不仅如此，其航行速度、续航里程、抗风浪以及破冰等能力均大幅提升，不但可以抵抗南海的狂风巨浪，还可以驰骋于北极等极寒海域，因此它也一举成为亚洲最先进、作业能力最强的物探船。
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) L& e4 a! l) I8 L" M7 T5 h 作业中的海洋石油720，注意图中的电缆长度与船本身大小的对比，摄影师@陈志玮至此，一艘艘物探船如同一双双「火眼金睛」，在中国各大海域往来穿行，由它们扫描收集的水下信息经地质学家分析后，从中发现了众多的油气分布区域。
: Q* T |* Z% \ 但仅到这里，我们依然无法走向深海，因为这些被探明的区域究竟是否具有开采价值，只有真正将钻井钻入地层才能一探究竟。
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然而，要从波涛滚滚的海面将钻井向下打入数千米深的海底，又谈何容易？
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02 造一座「海上堡垒」
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要在海上打井，前提是我们必须造一座「海上堡垒」。有了堡垒，装备和人员才有立足之地，而堡垒越坚固，钻井作业才能够应对海风、海浪、海流、海冰等各种恶劣的海洋环境。
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4 W7 v7 S2 x5 ^ u) J 汹涌的海浪冲击海岸，摄影师@胡颖起初，人们利用钢管搭建从海上直插海底的导管架，其上再铺设甲板、放置设备，固定式钻井平台便诞生了。
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固定式钻井平台示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所但这种「固定堡垒」一经安装便无法移动，对于需要重复使用的钻井平台而言实在没有太多优势，所以除了一些特定环境外，如今已几乎销声匿迹，取而代之的是一种「移动堡垒」。
( M5 h3 S8 A/ D' E/ a 它由一个平台、数条桩腿以及特殊的升降装置组合而成，在升降装置的作用下，平台和桩腿可以垂直升降，从而实现固定时钻井，浮动时转移，这便是自升式钻井平台。
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1 i- `& _" k7 d8 S2 K$ e 自升式钻井平台示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所它凭借灵活移动、重复使用等优势，很快便成为钻井平台家族的主角之一。
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/ }4 c4 ^$ M- N, W0 }$ @7 B2 r1 U 在拖船的牵引下，自升式钻井平台正在转移位置，摄影师@王振宇不过，这种堡垒也并非十全十美，其最大的弱点便是高高竖立的桩腿。
7 a9 i. m9 D& a" r6 |; i 因为要适应更大的水深，桩腿的长度、尺寸、重量必将不断增大，平台结构也因此变得越发复杂，使其难以应对恶劣的海洋环境。
! ~5 R5 P* X$ l6 g& O 所以，在目前中国建造的此类平台中，122米已经达到其工作水深的极限。
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「海洋石油944」自升式钻井平台，其桩腿底部装有特制的大「靴子」，能够在松软的海底区域「脚踏实地」，摄影师@王振宇于是，一种更加灵活的「海上堡垒」应运而生，它由上部平台、下部浮体以及中间连接的立柱三个部分组成，拖航时像一艘大船浮于海面，工作时由下部浮体充水下潜，故而得名半潜式钻井平台。
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; b- _6 a8 l1 l% g 稳立于海浪中的半潜式钻井平台，摄影师@郑建富这样的半潜状态，既可以让平台的重心下移，保持平台垂直方向的稳定，平台四个角上安装的锚链又能保持前后左右的稳定。
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' Y' a, \7 R% E3 t! n; s( l c 半潜式钻井平台示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所1978年，中国从挪威引进的第一座半潜式钻井平台「南海2号」，最大作业水深就达到200米。
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6 R8 Z2 ]3 y1 i* @- B8 g 南海2号，摄影师@宫瑞卿而自2010年起，随着技术的不断突破，一众中国自行建造的深水钻井平台纷纷登上历史舞台，甚至一次又一次打破工作水深的世界纪录。
+ l; U6 J& P; E 从「创新号」半潜式钻井平台的750米，到「兴旺号」半潜式钻井平台的1500米，
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「兴旺号」半潜式钻井平台，摄影师@李佑坤再到「海洋石油981」半潜式钻井平台的3000米，以及「蓝鲸1号」半潜式钻井平台的3658米。
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多艘半潜式钻井平台同框，摄影师@唐克/视觉中国为了更好地适应深水环境，有的半潜式钻井平台不仅拥有巨大的锚链，还在平台下部加装了可以360°旋转的大马力推进器，再辅以卫星定位、气象监测等，即使没有锚链，依然可以在惊涛骇浪中稳如泰山。
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待安装的推进器，图片来源@中国海油例如作业水深达3000米的「海洋石油981」，就可以在水深小于1500米时使用锚链来稳定平台，水深大于1500米时则启用推进器。
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) t$ I: u1 m8 A1 e5 c4 z" K, w4 P 拖航中的「海洋石油981」半潜式钻井平台，摄影师@茅亚林就这样，茫茫海面之上，中国人终于建成了一座座稳定而坚实的「海上堡垒」，巨型堡垒之上，井架竖立，钻机轰鸣，
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1 _3 f3 `! Z2 D; W% O 工人们正在下钻作业，摄影师@王振宇堡垒之下，半米粗的隔水钢管直插海底，硕大的钻头则沿着钢管钻入地下，最大深度超过15000米。
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海洋石油981正在进行钻井作业，白色管道为隔水管，钻杆从隔水管中间直插海底，摄影师@赵亮于是，在被探明的油气区域内，经过一次次钻井的验证，包括中国最大的海上油田蓬莱19-3、中国最大的海上气田崖城13-1在内的数百个油气田终于显露真容。
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中国海域主要油气田分布示意，制图@郑艺/星球研究所但是这些「海上堡垒」并无法实现持续不断的油气生产，完成钻井后，它们便将前往新的油气田继续自己的使命。
! \$ ?) X L8 I4 q 因此，若要真正实现深海采油，我们还需要建造一座昼夜不休的「海上工厂」。
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03 建一座「海上工厂」
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这座「海上工厂」，是一个兼备油气生产和加工，而且使用寿命长达数十年的超级组合体。为此，无法重复使用但却能长期提供稳定支撑的导管架，重新进入人们的视线。
2 z2 O# N6 I" m9 m 和固定式钻井平台类似，人们以导管架为基座，在上方安装生产设备，便得到了一个固定式生产平台，
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]- q. _% f- G2 f/ |3 H) f1 f" [ 海上生产示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所而结构复杂、功能多样、所需空间更大的加工环节，则被部署在陆地上。
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海南南山陆地原油处理终端，摄影师@宫瑞卿于是，海上生产、陆地加工，一座半海半陆的工厂便诞生了。
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但这种「海上工厂」对油气田的要求相对较高，既要距离海岸不远，又要面积大、产量高，海底还要适合铺设管线。
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所以，要想走向深海，建造一种海上生产、海上加工的全海式「海上工厂」势在必行，其中最关键的便是实现海上加工。
5 ?* V) Q3 |7 Y. k, | G 于是，人们将纷繁复杂的加工设备紧凑地布局在一艘大船上，再加上自动化控制系统以及船舱的储存功能，一座化工厂便被巧妙地塞进了一艘船里，这便是生产储油船（英文简称FPSO）。
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此设备全称为浮式生产储卸油装置，国内称之为生产储油船，图为工作中的生产储油船，摄影师@李雪松有了它，海上油气生产、汇集之后，便能直接在海上完成加工，而后再经由油轮送往陆地。
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& C/ f$ a: S/ @ }; V7 F# L; L 海上生产+海上加工模式，其中系泊塔结构在不同水深固定方式不同，浅水区多用导管架固定，而在深水区则用锚链固定，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所相比于半海半陆的工厂，这种海上生产、海上加工的全海式工厂，建造周期短、前期投资少，再加上它还可以重复使用，一经问世便风靡全球，也自1989年起便逐渐成为我国海洋油气开采中，应用最广泛的模式之一。
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6 q5 G' d* f9 j 图中上方为生产储油船，下方为油轮，油轮正在从生产储油船中进行提油作业，摄影师@李雪松其中渤海上的渤中28-1油田，是我国最早采用这种模式的油田，而它配备的「渤海友谊号」，也是我国第一个自行建造的生产储油船。
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生产储油船上密集的管道系统，摄影师@秦宇可即便应用广泛，这种模式仍然无法实现深海开采，因为想要适应更大水深，支撑海上生产的导管架必然也要增加高度、延长建造周期，同时安装难度也会随之增加。
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海洋油气生产设备组成海面上的一道靓丽风景线，摄影师@宫瑞卿这意味着我们的生产方式也必须再次升级。
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2020年，南海的流花16-2油田投产，其平均水深达到410米，但在茫茫海面之上，只见一艘巨大的生产储油船，而固定的导管架不见了踪影。这是如何做到的呢？
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( D7 @- Q9 S+ F 流花16-2油田的生产储油船，摄影师@林川当我们穿过水面，就能找到问题的答案。此时你将看到的，是一张由纵横交织的海底管网组成的水下生产系统，再配合生产储油船，一种水下生产、海上加工的开采模式「破水而出」。
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9 V( n" \( C/ R/ I& E3 t- M5 q B 水下生产+海上加工模式，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所而这样的水下生产系统，不仅受天气影响较小、可靠性强，若配合远程控制系统，还可以降低成本、精简人手，再加上可重复使用的生产储油船，整体投资也大大减少，因此自然而然地成为了水深超过300米时的「新宠」。
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可即便如此，生产储油船毕竟是一艘船，船体有限的稳定性，并不能从容应对恶劣的深海环境。若要拥有更强大的稳定性，同时还可以重复使用，就必须建造这样一个庞然大物。
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: a3 t9 f9 F$ t( u; a 巨大无比的半潜式生产储卸油平台，摄影师@王继强没错，这就是和半潜式钻井平台一脉相承的半潜式生产储卸油平台，其生产时部分潜于水下有利于增强稳定性。
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其最典型的代表便是中国首个自主建造、运营的全球首座10万吨级深水半潜式生产储卸油平台深海一号。
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- _. n9 L4 x, A6 ?" q% \ 伫立于海面上的「深海一号」，摄影师@李彦昭它的规模巨大，总高度达120米，相当于40层楼高，若从空中俯瞰，其面积相当于两个标准足球场，最大排水量达11万吨，相当于近2艘「山东舰」航母，而作业深度则达到1500米。
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鸟瞰「深海一号」，摄影师@韩庆它「待机时间」超长，即便面对高温、高湿、高盐雾、超强台风的大南海，仍然可以连续工作30年而不回坞检修。
- ~6 t$ P$ l8 R& U- b 最值得一提的是，它的立柱除了支撑平台外，还被开发成一个巨大油舱，其容量相当于10个标准游泳池，它也因此成为了世界首个使用立柱储油的半潜式平台。
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/ m/ W5 C- X! {: \5 V7 M8 m 正在安装就位的深海一号，图片来源@中国海油2021年6月，这只钢铁巨兽在南海预定海域精准就位，再加上水下生产系统，以及往来穿梭的油轮和直通陆地的海底管线，一套极为高效的开采模式横空出世。
* t" O& B4 C \ 其生产的天然气，从海底到千家万户只需耗时1天，每年可以向粤港澳大湾区供气30亿立方米，相当于大湾区1/4的民生用气需求。
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深海一号开采模式，其中锚链长度一般是水深的3-5倍，故锚链在水下会更分散，图中仅做示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所至此，用「火眼金睛」探路、用「海上堡垒」钻井、用「海上工厂」生产，三大设施一一就位，终于让中国人靠着自己的力量一步步走向了深海。
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04 深海舰队的诞生
D& ?& ] F8 D9 s 当然，这还不是全部。
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除了物探船、钻井平台、生产平台这样的核心力量，一支具备战斗力的「深海舰队」，还必须包括铺设海底管道的铺管船，
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! v, t5 |- L; D2 P, D& x" r: c 并行的两艘海底铺管船，图片来源@中国海油搭建海上设备的起重船，
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世界最大单臂起重船「蓝鲸号」正在吊装作业，图片来源@中国海油拖引和补给物资的工作船等拥有不同本领的各种成员，
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三艘工作船正在拖引「深海一号」前进，如同一支海洋舰队，摄影师@王继强以及在这背后数以万计默默奉献的深海探索者。
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远在数千公里之外的我们，远在陆地之上的我们，也许永远无法想象，他们是如何用微小的身躯驾驭一个个钢铁巨兽，
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导管架扶正作业现场，摄影师@张鹏是如何在惊涛骇浪中钻出数千米深的油井，
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钻井工人正在海上安装钻井用的管线，摄影师@林俊西又如何在一望无际的大海上日复一日地坚守。
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茫茫南海上屹立的生产平台，摄影师@姚术成但这就是这支深海舰队的日常。
' J( @6 n7 H. @4 l" `/ T, M6 ? 正因如此，在我国对进口石油和天然气的依赖依然高达73%和43%的今天，海洋油气的增产量占比已经连续三年达到全国增量的近80%，成为我国能源增长的新引擎。
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当然，未来的道路依然漫长，因为中国当前的海洋油气产量仅占全国油气总产量的18%，距离30%的世界平均水平仍有不小的差距。
I7 \( u) h1 B% o 但也正因如此，我们才必须继续走向深海，走向更广阔的深海。
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. x7 I8 W( f+ M% R7 u 中国海洋石油舰队，图中仅展示部分装备，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所本文创作团队
撰文：艾蓝星设计：罗梓涵&郑伯容图片：感恩的心 地图：郑艺审校：李雪梨 张威封面摄影师：中国海油&王振宇特别鸣谢
中国海油海洋工程高级工程师 冯加果中海油服物探事业部装备研发制造中心总工程师 阮福明中国海油海洋石油981平台经理 王伟
! G) Q2 m' x( P/ w) H4 q 专家审核
中国石油大学（华东）油气储运工程 蒋文明 副教授中国石油大学（北京）流动保障研究组 康琦 博士【说明】本文是基于中国海洋石油工业发展史，从海洋工程装备的视角来回答“中国如何走向深海？”这个问题。而成立于1982年的中国海洋石油集团有限公司，作为中国海洋石油工业的主力军，用40年时间走完了西方国家海洋石油工业100年的历程，未来也将继续参与世界海洋石油工业的角逐。
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【参考文献】
[1] 邱中建等. 中国油气勘探（第四卷 近海油气区）[M]. 地质出版社, 1999.[2] 傅成玉. 当代中国海洋石油工业[M]. 当代中国出版社, 2008.[3] 秦文彩等. 中国海：世纪之旅[M]. 新华出版社, 2003.[4] 《奋进40年》创作组. 奋进40年[M]. 石油工业出版社, 2018.[5] 《中国海洋石油总公司志》编纂委员会. 中国海洋石油总公司志[M]. 改革出版社, 1999.[6] 《中国海洋石油物探》编写组. 中国海洋石油物探[M]. 地质出版社, 2001.[7] 夏侯命胜, 李志雨, 王东,等. 物探船关键技术及发展趋势[J]. 船舶工程, 2019.[8] 2019大型装备性能手册-移动平台、船舶及FPSO.星球研究所，以地理的视角，探索极致世界
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