浅谈海洋工程勘察技术分类、应用及发展方向

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海洋工程勘察行业是海洋经济的支持层,内容涉及并融合了海洋科学研究、海洋地质勘察业、海洋技术服务业和海洋信息服务业,依附于海洋经济核心层主要海洋产业。


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海洋工程勘察的分类及特点
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海洋工程勘察主要包括海洋工程测量海洋岩土勘察海洋工程环境调查三个分专业海洋工程测量包括海底地形测量、海底面状况侧扫和底床稳定性分析;海洋岩土勘察包括海底近表层沉积地层结构探测、海底岩土的工程(物理、力学)性质等;海洋工程环境调查包括物理、动力及防腐蚀环境的调查。

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其中,物理环境包括海水温度、盐度、海冰、气象、悬浮泥沙及通量、沉积物热导率;动力环境包括波浪、潮汐、海(潮)流的一般条件及极值条件计算;防腐蚀环境包括海洋化学要素、污损生物及沉积物电导率等。

海洋工程勘察具有学科综合性和高科技性的特点。海洋工程测量必须具备海上导航定位、海上测绘数据采集、数据后处理、侧扫声纳及地磁测量、图件编绘等技术知识;海洋岩土勘察必须具备各类地层剖面仪(尤其是多道数字地震仪设备更为复杂)、海底取样及钻孔,及各种土工物理、力学性质测试等技术知识;海洋工程环境调查必须具备海洋水文、海洋生态、污损生物等的技术知识。

海洋工程勘察的设备

海洋工程测量设备包括水面水下导航定位设备、单波束多波束水深测量设备、地貌测量设备、磁力设备等;海洋岩土勘察设备包括浅地层设备、中地层设备、多道地震、重力设备、原位测试设备、底质取样设备(重力取样、箱式或抓斗取样)、海洋工程钻机、室内土工测试设备、海底泥温仪、常规沉积物化学分析设备等。

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海洋工程环境调查设备包括温盐深系统(CTD)、声学多普勒测流仪(ADCP)、波浪观测系统、方向波潮流仪、海流计、海流剖面仪、自计水位仪、浮标系统、潜标系统(声学释放计)、气象观测仪器、常规海水水质化学分析仪器设备、常规海洋环境放射化学测试设备、常规海洋生态、污损生物调查设备等。

海洋工程勘察的应用及资质要求

海洋工程勘察所能获取的海洋数据资料基本上涵盖了所有海洋要素,从深部构造到浅地层沉积,从海底地形地貌到海水风浪潮流,污损生物等等,所以广泛应用在跨海大桥码头沿海核(火)电站海底通讯光缆电缆路由海底输油管道路由海上石油平台场址海上风电场址等海洋工程建设中。

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相关资料显示,我国获得海洋工程勘察设计资质的单位涉及海洋交通船舶电力机械石油石化科学院等八大部门。根据建设部资质管理现有信息中的统计,有海洋工程勘察甲级资质大部分在沿海城市,目前拥有单位较少,与海洋工程勘察资质要求较高有关。

这些要求包括:具有同时承担2项大型海洋工程相关分专业的勘察能力,至少有6名具有本专业高级技术职称,近10年内获得不少于2项国家级或省、部级优秀工程勘察奖,或参加过1项与海洋工程勘察相关的国家、行业标准等编制工作,等等。同时,对拥有海洋工程勘察主要仪器设备也有很高的要求。

目前市场应用情况及效果

目前世界范围内深水勘探开展早、技术发展迅速,促使深水勘察装备和技术相应发展,并逐步成熟,作业主要集中在墨西哥湾、北海、西非和南美等1500米以上的海域。我国目前主要开展的是浅海海域海洋工程勘察,水深超过500米的深海勘察作业刚刚起步,还在摸索阶段。其中,浅海海洋工程勘察与深海勘察作业有较大的区别。

浅海海洋工程勘察的局限性主要有:调查船较小,自持力和抗风浪能力相对较差;调查仪器通常安装在船底,或采用表面拖方式;调查仪器的能量较低,且一般都不具备耐高压能力;常规水深工程地质钻探一般采用四点锚泊方式就位。

深海勘察主要具有以下特点:一般采用动力定位调查船,自持力和抗风浪能力强,有较大的作业甲板面积,可安放各种专用绞车、吊机、ROV/AUV设备和工程地质钻探设备;工程物探调查一般采用深拖技术,或采用ROV、AUV搭载方法;采用声学定位系统为水下设备精确定位。

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另外,目前国外海底表层土质取样所采用的设备类型同国内基本相同,但深海取样收获率比较低。在我国,海上原位静力触探(CPT)设备目前仅有磐索地勘科技有限公司从事设备研发与应用;而在国外,CPT测试技术在海洋石油开发工程勘察中已得到广泛的应用。另外,国内勘察单位都不完全具备深水工程地质钻探的能力。据资料介绍,国外深水工程地质钻探的最大作业水深已达到3000m,我国目前的钻探技术能力直达到水深500米。

​海洋工程勘察技术发展方向

目前国外海洋探测仪器发展的总趋势,除了数字化、自动化外,还向多功能的组合化发展。即将多种探测扫描系统组装在一起,运用一根铠装电缆,或是多股捆扎在一起的综合电缆,使它具有多功能的特性,所谓“深拖声纳系统”,“遥控操作的运载器具”和能显示拖曳深度,且能保持跟踪这一水深的声波发射器等都是为此目的而设计的。

如美国的Klein和O.R.E公司提供的多频探测仪(MFES)和贝尼图像系统,能与声纳传感器相配合,可以以数字的形式实时提供清晰的三维彩色海底地形图像,海底剖面分辨率为5厘米,水平方向分辨率为20~25厘米,海底探测技术非常先进。目前,深水装备主要包括深水钻井装置深水多缆物探船大马力AHTS三用工作船深水工程勘察船深水勘察设备等。国外已经有较成熟的装备、技术和经验。

我国深水油气勘探正处在起步阶段,我国拥有广阔的深水海洋石油资源,发展深水装备,维护海洋权益已经到了刻不容缓的程度,随着我国首批适应3000米深海石油勘探施工的装备,即海洋石油981深海钻井平台海洋石油681深海工程船海洋石油720深海勘探船海洋石油201深海铺管船的相继投产,吹响了我国深海石油勘探开发的号角。

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我国目前从事深水勘察技术装备还比较缺乏,仅具有500m以内浅海域的工程物探调查和约100m水深以内的浅孔钻探取芯作业能力。要满足我国未来深水海洋工程勘察以及向世界深水勘察市场拓展,应结合世界目前海洋勘察设备和技术水平和发展方向,在现有勘察装备和技术能力的基础上,大力发展深水勘察装备和作业能力,进一步提高国际竞争力,为实现深水勘探开发、保护我国海洋权益提供宝贵的技术、装备支持。

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oceaner
活跃在2024-11-17
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