《海洋石油工程》2章

第二章海洋資源化學(xué)資源生物資源礦產(chǎn)資源能源資源第一節(jié)海洋化學(xué)資源一、海水制食鹽一、海水制食鹽海水風(fēng)吹日曬粗鹽除雜氯化鈉溶解氯化鈉飽和溶液電解燒堿溶液氫氣氯氣二、海水制肥料鉀是農(nóng)作物生長必需的三大要素之一。全世界陸地鉀礦分布極不均勻，可溶性鉀礦的儲存和生產(chǎn)96%以上集中在加拿大、前蘇聯(lián)、德國、美國、約旦等少數(shù)幾個國家，而絕大多數(shù)國家鉀礦資源貧乏，農(nóng)業(yè)所需鉀肥依賴進口。因此，世界許多沿海國家均把尋求新的鉀礦資源的目光投向浩渺的大海。我國鉀資源嚴重缺乏，現(xiàn)已探明儲量4.57億噸，僅占世界儲量的2.6%，而且大多以陸湖相沉積的液體礦為主。因此，開發(fā)利用海水中鉀資源彌補我國鉀資源嚴重短缺，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量具有十分重要的經(jīng)濟意義和戰(zhàn)略意義。主要方法：化學(xué)沉淀法、溶劑萃取法、膜分離法、離子交換法等。三、海水提溴茫茫大海是化學(xué)元素溴的“故鄉(xiāng)”，地球上99％以上的溴都在海水中，可謂源源溴素海中來。海水中溴含量約為65毫克／升，總量達100萬億噸。我國1967年開始用“空氣吹出法”進行海水直接提溴，1968年獲得成功。現(xiàn)在青島、連云港、廣西的北海等地相繼建立了提溴工廠，進行試驗生產(chǎn)?！皹渲椒ā焙Ｋ徜逡灿?972年試驗成功。三、海水提溴含溴化合物有廣泛的用途四、海水提碘碘是非金屬元素。但是，碘在海水中含量太低，僅有0.06g/L目前還不能直接從海水中提取碘。海洋植物，如海帶、馬尾藻等有吸附碘離子的特殊能力，它們能把海水中的碘富集到是海水中的10萬倍以上。所以通常從海帶或馬尾藻中提取碘。人體缺乏碘可導(dǎo)致一系列生化紊亂及生理功能異常，如引起地方性甲狀腺腫導(dǎo)致嬰、幼兒生長發(fā)育停滯、智力低下等。為了消除碘缺乏癥，我國從1995年開始，全部使用加碘鹽。五、海水提鎂鎂合金的強度高、機械性能好。這些特性使金屬鎂成為制造汽車、飛機、火箭的重要材料，從而獲得“國防金屬”的美譽，海水提鎂是國際上主要趨勢。六、海生物制藥海洋生物制藥是指應(yīng)用海洋生物具有明確藥理作用的活性物質(zhì)，按制藥工程進行系統(tǒng)的研究，研制成為海洋藥物的制藥工程。海洋生物制藥是當前正處于發(fā)展階段的生物醫(yī)藥科學(xué)領(lǐng)域，研究海洋生物的藥物來源、分布、形態(tài)、鑒別、采集加工、化學(xué)成分、制劑、藥理作用、臨床前研究及臨床應(yīng)用等多學(xué)科的綜合性科學(xué)。我國從古代就開始運用海洋藥物。我國對海洋藥物的研究和開發(fā)，特別是現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用在海洋藥物上，要落后于美國等發(fā)達國家。1978年全國科學(xué)大會之后，我國海洋生物制藥進入了高速發(fā)展的新時期，使得我國同世界先進國家的水平差距正在逐步縮小。六、海生物制藥海洋生物制藥可以提取的藥物種類有：1.從鯊魚軟骨中和許多海洋生物毒素中提取到了抗腫瘤活性；2.軟體動物麝香鞘中發(fā)現(xiàn)的麝香鞘毒素、?？舅?，是活性最強的降血壓物質(zhì)，其效應(yīng)比硝酸甘油強幾千倍，可以治療心腦血管疾??；3.從海棉、珊瑚、海鞘、海藻等生物中，提取到了含氮多糖的雜環(huán)類化合物，具有高度抗病毒活性，而且在細胞毒性比較小；4.從海洋生物中提取的抗菌、抗炎類化合物有脂肪酸類、糖脂類、丙烯酸類、苯酚類、溴苯酚類、酮類、多糖類、多肽類、糖苷類、胡蘿卜素類等，具有很強的抗菌消炎活性作用；第二節(jié)海洋生物資源海洋生物資源包括：動物資源、植物資源和微生物資源。我國海洋生物資源豐富，品種繁多。海洋生物高達20278種，其中魚類3032種、螺貝類1923種、蟹類734種、蝦類546種、藻類790種。其中，作為經(jīng)濟捕撈對象，在漁業(yè)統(tǒng)計和市場上列名的有200多種，這些足以表明我國海洋水產(chǎn)生物的資源豐富和物種豐富度高。我國的海洋漁場是世界上重要的漁場之一，如果在保持生態(tài)平衡的條件下，年可捕魚量可保持500萬噸以上，是發(fā)展淺海養(yǎng)殖業(yè)和海上牧場，形成具有戰(zhàn)略意義食品供應(yīng)基地的重要資源。另外，遠洋漁業(yè)還有較大的發(fā)展?jié)摿Α５诙?jié)海洋生物資源舟山海水養(yǎng)殖場第二節(jié)海洋生物資源舟山漁場第三節(jié)海洋礦產(chǎn)資源一、石油、天然氣我國近海是世界上石油儲庫之一，2004年國土資源部歷時5年的地質(zhì)大調(diào)查成果顯示，我國海域油氣資源量可達400億t以上油當量，并圈定了38個油氣沉積盆地。我國先后在渤海、南海、東海發(fā)現(xiàn)了多個大型油氣盆地，油氣前景好。渤海油田是我國最早發(fā)現(xiàn)的海上油田之一，目前共有16座油氣田，我國前六大海上油田均位居渤海。其中，蓬萊19－3油田以較高的地質(zhì)儲量位居我國最大的海上油田和最大的合作油田之位；綏中36-1油田位居我國海上最大的自營油田之首。截至2004年12月27日，渤海油田年生產(chǎn)油氣累計達到1006.3萬立方米油當量。一、石油、天然氣（一）中國油氣資源現(xiàn)狀及特點我國是一個產(chǎn)油大國，又是一個石油消費大國。從1993年起成為石油純進口國，當年進口原油1567萬t，占消費量的9.6%；2003年原油進口9112萬t，對外依存度達35%；2004年前8個月原油進口7600萬t，到年底原油進口量1.2億t，對外依存度高達40%(見下表)。預(yù)計2020年我國將進口原油1.8億t，對外依存度達58%~62%，與現(xiàn)在美國的原油進口量相同。一、石油、天然氣（一）中國油氣資源現(xiàn)狀及特點（一）中國油氣資源現(xiàn)狀及特點中國油氣進口通道（一）中國油氣資源現(xiàn)狀及特點西北通道中哈原油管道：起自哈薩克斯坦阿塔蘇，止于中國阿拉山口，年輸送原油2000萬噸。中亞天然氣管道：西起土庫曼斯坦和烏茲別克斯坦邊境，在新疆霍爾果斯入境，每年引進300億立方米天然氣。東北通道中俄原油管道：起自俄羅斯遠東管道斯科沃羅季諾，止于黑龍江大慶，年輸送原油1500萬噸。西南通道中緬原油管道：起于緬甸西海岸馬德島皎漂市，止于云南昆明，年輸送原油2200萬噸，油源主要來自中東和非洲。中緬天然氣管道：輸送緬甸西海天然氣，止于南寧，年輸氣120億立方米。海上通道海上油氣進口線路：中國石油進口量的4/5依賴馬六甲海峽運輸。（二）油氣儲量發(fā)現(xiàn)情況據(jù)統(tǒng)計，到2007年底，全國鉆探盆地86個，原油地質(zhì)資源量約765×108t，其中陸地658億噸，近海107億噸；石油可采資源量212億噸，其中陸地183億噸，近海29億噸。共有23個盆地發(fā)現(xiàn)了原油探明地質(zhì)儲量，累計探明原油地質(zhì)儲量275.170523×108t，累計探明原油經(jīng)濟可采儲量68.785586×108t，另外在這些盆地中還擁有累計探明凝析油地質(zhì)儲量2.229857×108t，累計探明凝析油經(jīng)濟可采儲量5555.25×104t。按現(xiàn)有的技術(shù)條件，全國原油剩余可采儲量約為40×108t，居世界第十位。

（二）油氣儲量發(fā)現(xiàn)情況（二）油氣儲量發(fā)現(xiàn)情況（三）中國油氣資源特點一般來說，世界主要含油氣盆地在勘探早、中期達到油氣田發(fā)現(xiàn)和儲量增長高峰后，隨著勘探深入，發(fā)現(xiàn)越來越少，儲量增長呈持續(xù)下降趨勢。但是，我國多以多構(gòu)造層系疊合盆地為主，經(jīng)過多次構(gòu)造活動，不同類型盆地疊加、改造，沉積面貌復(fù)雜，表現(xiàn)為生烴層系與儲集層系多、運移聚集期多、油氣分布復(fù)雜，加之圈閉構(gòu)造發(fā)育不平衡，陸相巖相巖性變化大等因素，造成一方面油氣資源很豐富，另一方面油氣在平面上和層系上分布相對不夠集中，認識過程和勘探過程是逐步深化，呈階段發(fā)展，一個層系、一個領(lǐng)域、一個類型勘探到一定程度，將又轉(zhuǎn)入新的層系、領(lǐng)域或類型。（三）中國油氣資源特點中國石油資源量的歷年評估（四）我國與世界海洋石油工程技術(shù)的差距由于我國海洋石油工程開發(fā)起步較晚（始于六十年代末），故相比發(fā)達國家還存在一些差距：1、石油工程鉆采技術(shù)水平的差距（1）深海鉆采作業(yè)技術(shù)。（2）深海鉆井水平井技術(shù)。（3）連續(xù)柔管采油技術(shù)。2、石油工程鉆采設(shè)備的差距（1）電動鉆機超大功率絞車。（2）無絞車升降鉆機（液壓）。（3）大功率頂驅(qū)系統(tǒng)（現(xiàn)基本滿足）。（4）高壓、大排量鉆井泵。（5）大通徑、超高壓防噴器。二、我國海洋礦產(chǎn)資源我國海洋礦產(chǎn)資源淺海礦產(chǎn)資源深海礦產(chǎn)資源大陸架油氣濱海砂礦天然氣水合物多金屬結(jié)核礦富鈷結(jié)殼礦多金屬硫化物礦床磷鈣土礦二、我國海洋礦產(chǎn)資源1、濱海砂礦（淺海礦產(chǎn)資源）濱海砂礦是指在濱海水動力的分選作用下富集而成的有用砂礦，該類砂礦床規(guī)模大、品位高、埋藏淺，沉積疏松、易采易選。主要包括建筑砂礫、工業(yè)用砂和礦物砂礦。我國目前已探查出的砂礦礦種有鋯石、鈦鐵礦、獨居石、磷釔礦、金紅石、磁鐵礦、砂錫礦、鉻鐵礦、鈮鉭鐵礦、砂金和石英砂等，并發(fā)現(xiàn)有金剛石和鉑礦等。幾乎覆蓋了黑色金屬、有色金屬、稀有金屬和非金屬等各類砂礦。二、我國海洋礦產(chǎn)資源2、多金屬結(jié)核礦多金屬結(jié)核礦是一種富含鐵、錳、銅、鈷、鎳和鉬等金屬的大洋海底自生沉積物，呈結(jié)核狀，主要分布在水深4000—6000米的平坦洋底，是棕黑色的，像馬鈴薯、姜塊一樣的堅硬物質(zhì)。我國對在太平洋CC區(qū)內(nèi)，申請到30萬平方公里區(qū)域擁有詳細勘探權(quán)和開采權(quán)。經(jīng)計算獲得約4.2億噸干多金屬結(jié)核礦資源量，含1.11億噸錳、406萬噸銅、98萬噸鈷和514萬噸鎳的資源量，可滿足年產(chǎn)300萬噸干多金屬結(jié)核礦，開采20年的資源需求。二、我國海洋礦產(chǎn)資源3、富鈷結(jié)殼礦富鈷結(jié)殼礦是生長在海底巖石或巖屑表面的一種結(jié)殼狀自生沉積物，主要由鐵錳氧化物組成，富含錳、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鉑及稀土元素。在我國南海也發(fā)現(xiàn)有富鈷結(jié)殼。該富鈷結(jié)殼鈷含量一般比大洋錳結(jié)核高出三倍左右，而鎳是錳結(jié)核的1/3，銅含量比較低，而鉑的含量很富，變化于0.3ppm至2ppm之間，最高可達4.5ppm，稀土元素含量很高，稀土總量可達數(shù)千ppm，以輕稀土為主。二、我國海洋礦產(chǎn)資源錳結(jié)核礦磷鈣石錫石鋯石鈦鐵礦鎳礦石海底采礦作業(yè)方法單斗式采礦法連續(xù)戽式水利提升式氣壓式三、熱液礦藏1964年在紅海發(fā)現(xiàn)高熱鹵水與海淵多金屬軟泥，熱水系統(tǒng)是與裂谷作用有關(guān)的、受巖漿熱驅(qū)動的熱水對流體系，高密度熱鹵水覆蓋在尚未固結(jié)的含金屬軟泥上。加里福尼亞南部，與裂谷作用有關(guān)熱水對流體系，熱鹵水溫度最高可達360℃，鹽度可達25~30%。估計熱鹵水的體積為11.6km3，水深達3km。據(jù)研究，其中含鋅Zn：5×106噸，鉛Pb：9×105噸，砷As：1.2×105噸，銅Cu：6×104噸，鎘Cd：2×104噸，和銀Ag：1×104噸。沉淀在鹵水排泄口附近的富硫化物硅質(zhì)沉積物中，經(jīng)分析含有多種硫化物，銅Cu和銀Ag的含量極高，最高分別可達20%和8%。三、熱液礦藏海底成礦流體噴出形成的黑煙囪四、可燃冰一定的溫壓條件下，由天然氣與水分子結(jié)合形成的外觀似冰的白色或淺灰色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)，外貌極似冰雪，點火即可燃燒。我國科學(xué)家目前已在南海北部陸坡、西沙海槽和東海南坡等3處發(fā)現(xiàn)天然氣水合物存在的證據(jù)。僅南海北部的天然氣水合物儲量就已達到我國陸上石油總儲量的一半左右；在西沙海槽也已初步圈出天然氣水合物分布面積為5242平方千米，其資源量估算達4.1萬億立方米。第四節(jié)海洋能源資源海洋能源一般是指海洋中含有的潮汐、波浪、海流、海風(fēng)等動力能以及海水溫差等勢能和鹽度差的化學(xué)能等自然可再生能量。我國沿岸潮汐