 |
网络教育学院
本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目： 海洋工程产业的现状及发展前景
学习中心：
层 次： 专科起点本科
专 业：
年 级：
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2021 年9月19日
海洋工程装备制造业是战略性新兴产业，为海洋开发提供装备，伴随着我国对海洋开发步伐的加快，我国海洋工程装备制造业迎来了巨大的发展机遇，把我国建设成海洋强国，加快对海洋油气等资源的开发，将成为我国海洋工程装备制造业发展的一个难得的契机。本文就以此作为基础，对我国海洋工程产业现状和发展前景进行深入的研究，首先对海洋工程产业的发展现状进行分析，之后对海洋工程产业的发展前景进行研究，从国际海洋市场发展状况出发，回归到我国船企全面进入海洋工程为建议，希望通过本文的研究能够为我国海洋工程产业的未来发展带来具有价值的参考和借鉴。
关键词：海洋工程；海洋能源；发展前景
目 录
引 言
随着陆地资源的日渐稀缺，全球海洋资源开采日益高涨起来，海洋工程装备产业的重要性不言而喻。中国作为一个陆地文明国家，海洋国土开发比较薄弱，现在中国的海洋开发能力主要集中在浅海，海洋资源的全面利用、深海的开发能力还不足，也没有相应经验。
据统计目前全世界石油产量的1/3以上来自海洋，而我国2010新增石油产量的85%来自于海上，海洋资源的重要性日益加强，海洋工程装备产业作为获取海上资源的平台、工具，其重要性不言而喻。
海洋工程装备产业是开发利用海洋资源的物质和技术基础。海洋工程装备主要指的是海洋资源(特别是海洋油气资源)勘探、开采、加工、储运、管理、后勤服务等方面的大型工程装备和辅助装备，具有高技术、高投入、高产出、高附加值、高风险的特点，是先进制造、信息、新材料等高新技术的综合体，各个国家都把它作为开发海洋的利器予以重点的规划。
1 海洋工程产业发展现状
1.1 海洋工程产业战略地位
未来几年，仅海洋油气开发一项，全世界就需要100多艘FPSO（浮式生产、储存和卸载装置），200座钻井平台，相当于800亿美元。2006年，全球对海洋工程设备依然保持旺盛的需求，2006年1～6月，全球海洋工程设备订单已经达到80亿美元，远远高于2005年同期水平。美、英、日、韩等国的海洋工程建造占据了该产业较大的世界市场份额。而韩国海洋工程产业尤其引人注目，2005年在国际重大海洋工程项目招标中，韩国屡屡击败欧美竞争对手，夺得大宗订单。截止到2005 年10 月底，韩国船厂已正式签订的海洋油气工程设备生产合同金额总计达60.5亿美元。所承接的海洋工程设备不仅包括石油钻探船、FPSO等，还大量承接了国际最先进的大吨位半潜式钻井平台和深海油气集输设备等海洋工程高端产品。
海洋工程及装备项目在各国的海洋规划中会越来越重要，发展海洋工程事业已经成为国际性大趋势和各沿海国家的战略抉择。北美和西欧国家一直是世界海洋工程市场上的最活跃分子，他们通过政策鼓励和资金扶持来保持海洋工程
1.2 海洋工程技术发展现状分析
随着近年来海洋开发“热”的升温，特别是专属经济区资源勘探和开发的实施，海洋工程技术得到了迅猛发展。
在潜水器技术方面。目前世界上建造的载人潜水器超过160艘，无人潜水器超过1000艘。日本继1989年建成深海6500 米载人潜水器“SHINKAI6500”以后，于1993年又建成了世界上第一艘潜深10000米的无人潜水器，用于深海矿产资源和海洋生物资源的调查研究。经过“七五”和“八五”的工作，我国的潜水器技术有了很大的发展。在无人潜水器方面，某些项目已经达到国际水平；在载人潜水器方面，潜深600米的“7103”深潜救生艇是我国第一艘载人潜水器，还有300米工作水深的“QSZ—II型双功能单人常压潜水装具系统”、潜深150米的鱼鹰I号和双功能的鱼鹰II。综合国内从事潜水器开发的各院校、研究院和研究所的力量，我国已具有开发深海载人潜水器的技术能力。
在海底管线埋设、检测和维修技术方面。我国海底电缆的铺设已有几十年的历史，第一条国际通讯电缆于1976年完成，1993年成功研制出MG-I型海缆埋设犁，并于同年成功完成中日光缆的埋设任务。上世纪80年代开始，英国SMD(Soil Machine Dynamics Ltd．)公司和Land& Marine Eng公司建造了不少拖曳式埋设系统。而美国的海洋系统工程公司为AT&T研制的SCA- B号埋设机是一种ROV型(水中航行型)的埋设机。可在1850米深用喷水的方式埋设电缆至地下0．6米，可以取出埋深在1.2米以内的电缆，埋设电缆直径为300毫米。履带爬行自走式、带有不同功能挖掘机构的埋设机是海底管道及电缆的埋设技术的发展趋势。在这种履带车载体上通过更换不同的挖沟机械，装备各种探测设备后，既能在沙泥底中进行埋设作业，也能在软岩底中进行埋设作业；既能铺设又能跟踪、挖掘、检修、复埋；既能在水下，也能在浅滩或滩涂工作。目前，这种自走式埋设机已有20多台。
作为开发海洋资源的一种活动，海洋空间利用已有相当长的历史，最早利用海面空间是两千多年前的海上交通运输。然而直到20世纪60年代，由于海洋工程等技术的逐步提高，以及城市化、工业化的迅速发展，导致陆上用地日趋紧张，使人们更加重视海洋空间的利用。海洋空间资源的开发利用可分为几个方面。第一、生活和生产空间；第二、海洋交通运输；第三、储藏和倾废空间；第四、海底军事基地。
解决海洋空间利用的工程技术问题也是近年来海洋工程界研究的热点。
1.2.1 超大型浮式海洋结构的研究
在这方面，目前进行最广泛和深入的是日本和美国。日本于1999年8月4 日在神奈川县横须贺港海面上建成海上浮动机场。这个浮动机场于1995年开始研制，它由6块长380米、宽60米、厚3米的箱型结构焊接而成，上有一条1000米长，最大宽度达120米的飞机起降跑道。这种机场具有很大的军事价值，战时可以作为支持作战飞机的移动基地使用。美国Wielding设计院曾为纽约4号机场设计了FLAIR海上机场方案，面积达6平方公里(3600米×1680米)，包括滑行跑道2条，飞行跑道4条，能够满足包括13747大型客机在内的每小时100架次的起降要求。
在我国，对超大型浮体结构的研究工作几近空白，但这并不是说我国的科学工作者对这方面的国际发展趋势和动态缺乏了解，而是对在我国进行超大型浮体结构的应用前景及研制的必要性和战略意义缺乏认识，在研究经费上缺乏支撑。
1.2.2 海底军事基地
海洋空间利用的一个重要方面就是海底军事基地的建造，其中包括海底导弹和卫星发射基地、反潜基地、作战指挥中心和水下武器试验场等等。目前，世界上海底军事基地最多的要数美国和前苏联。美国从上世纪60年代就开始制定一系列建立海底军事基地计划，并逐个完成了“海底威慑计划”，“深潜系统计划”、“海床计划”、“深海技术计划”等等。譬如，美国设计的陀螺型“水下居住站”可供5人小分队在2000米深的海底完成持续20天的任务；建在佛罗里达的迈阿密东南50海里海底的“大西洋水下试验与评价中心”可供潜艇和水下武器试验使用。我国虽然在小型载人潜水器和无人遥控潜水器等方面已开展了一系列研究，并取得了相关的科研成果，但以军事为目的，能在复杂的水下环境下隐蔽工作，并能完成多种作战功能的海底军事基地的研究仍处于空白。然而，作为海洋空间利用的重要方面，海底军事基地的开发将会提到议事日程，它不仅能提高我国军事力量和军事威慑力量，而且也会带来其他配套科学、技术的发展，其价值是不可估量的。
1.2.3 深海作业平台
随着海上油气资源的开发不断向深海发展以及其他深海资源开发的兴起，深海作业平台成为海洋工程界的热点之一。即将投入使用的URSA 张力腿平台的工作水深将达1250米，然而这些深水平台技术复杂，造价十分昂贵。因此，当前世界各国都致力于开发新型的深水平台，以降低造价。这方面的研究工作，美国处于前列。例如，美国提出一种“新一代移动式海上钻井装置——带可回收重力基础的浮力腿平台”的设计方案。该方案将甲板及上部设备支撑在一个很长的单圆柱浮力腿上。浮力腿由八组系索固定于靠压载控制的可回收的重力上。当一口井钻井完毕后，重力基础可用排除压载的方法回收，整个结构可方便地移至另一个井位。该结构具有良好的运动特性，建造简单，移动性好，兼具柱型浮标(SPAR)与张力腿平台的优点。该平台工作水深为915米的方案不包括上部设备的总造价为7500万-8500万美元，远低于同样功能的其他形式的平台。中船重工集团公司第七。二研究所、上海交通大学等单位对适用于深水的张力腿平台和轻型张力腿平台进行了理论分析和模型试验，为深海平台研究打下了一定的基础，但研究工作远未深入。我国目前的油气资源开发主要是在100多米水深的大陆架地区，随着向深海的发展，深海作业平台必须提到议事日程上。
各种海洋结构物由于在海洋环境中进行施工，将给海上施工技术带来极大的难度和特殊性。这里仅以海底沉管隧道的施工为例。目前世界上已建造沉管隧道110条以上(含海底和江底)，其中最长沉管隧道是美国旧金山海湾地区快速交通隧道，全长5825米，由58节管段组成。最宽的沉管隧道是比利时亚珀尔隧道，管段宽达53．1米，全长336米，单节管段最长的隧道是荷兰海姆斯普尔隧道，最长一节管段为268米，宽21．5米，重5万吨。在施工中必须解决超重大管段在浮动状态下的精确沉放问题；水下地基基础处理，通常要求平整度大于10厘米；水下测量与控制问题。因此，它是工程船舶技术、激光测量技术、电子定位技术、超声波技术、高精度传感器技术和信息控制技术的综合。我国沿江、沿海城市正纷纷筹划建造沉管隧道。例如，上海已决定在吴淞口建造黄浦江沉管隧道。其由8根长为110米、宽为48米、高为10米的管段组成，每根管段重5万吨，最大作业水深29米。建成后为8车道。该沉管隧道已在上海交通大学海洋工程国家重点试验室完成管段水上运输、定位、沉放试验，现在正进行施工设备的方案设计研究。由于沉管隧道比盾构隧道有车道多、投资省等特点，随着我国越海、越江交通事业的发展，可以预料沉管隧道的施工建造将会形成一个产业。我国台湾省、香港特区借助国外先进技术先后建成了沉管隧道。我国自行设计施工的第—条沉管隧道——广州珠江隧道已于1993年通车。此外，宁波甬江隧道也已建成。但总的来说，我国目前沉管隧道设计与施工技术还处于积累经验阶段，在施工技术与设备上仍有待进一步研究与开发。
1.3 海洋工程设备发展现状
从1887年H．L．威廉斯在加利福尼亚州的海边完成了第一口井，拉开了世界近海洋的石油的工业的序幕起，至今已经历了整整一个世纪了，已经研制出了多种多样的海洋的石油的工程的装置以及特种的工程的船舶(地球物理勘探船、供应船、拖船、起重船、打捞救助船、特种工程船、海底电缆布设船、铺管船及深潜器母船等等)。
国外的海洋的石油的工程的装置大致上是由10～25m水深的驳船式、坐底式钻井平台，发展到自升式、顺应式桩塔(CPT)、张力腿平台(TLP)、半潜式平台(SemlSubmersmle Platform简称Semi—FPS)、浮式生产储油装置(Floating Production Storage and Offloading简称FPSC))、张力腿平台、竖筒式平台(SPAR)、水下井口和柔性立管生产系统(SPS)等的过程，水深已经达到了2500m以上。其中，半潜式平台、张力腿平台和SPAR平台，由于抗风浪的能力比较强，甲板面和装载量比较大，特别是离岸越远、水深越大，越显示出其优越性。直至2004年底，国外已建成的约25座世界上最先进的第五代半潜式钻井平台，钻井的最大的水深已经超过了3000m。张力腿平台、SPAR平台在国外已经广泛地应用于深海的油气田开发。各种产品已逐渐地形成了系列，如半潜式平台的“BINGO”系列、“GVA”系列等，张力腿平台的“Seastar”系列、自升式平台的“JU2000”系列(美国Friede&G0ldman公司)和“CJ50”系列(荷兰GUSTOMSC公司)等等。
值得指出的是：海洋的石油的工程的装置中FPSO是十分引人注目的，尽管它的开发历史比较短，数量也比较少，但这种外型类似油船的海洋的工程的装置在甲板上密布了各种生产的设备和管路，并且与井口的平台的管、线连接，并且设有特殊的系泊系统、火炬塔等复杂的设备，整条船技术复杂，在价格上远远高出了同吨位的油船。它具有很强的抗风浪的能力、投资也比较低、见效比较快、可以转移重复地使用等优点，除这之外，它的储油的能力比较大，并且可以将采集的油气进行油水气的分离，处理含有油污水、发电、供热、原油产品的储存和外输，被誉名为“海上的加工厂”，已经成为了当今海上的石油的开发的主流的方式。
总而言之，经过了人们的研究和开发，全世界的海湾与海洋中使用的平台有万座以上。值得注意的是，海洋的石油的工程的装置由于在1960年墨西哥湾的飓风毁坏了平台，导致了平台的设计准则的改革。但是在1964年百年一遇的风暴又袭击了墨西哥海湾的1 3座平台；第二年，百年一遇的贝特西(Betsy)飓风又再度袭来，毁坏了3座平台并且损伤了许多其他的平台，设计者放弃了25年和50年重现周期的参数，而且开始采用了100年重现期进行设计，焊接的管节点比以前更加得严格了。
另外，1977年壳牌的石油公司利用了1艘59000吨载重量旧油船改装成FPSO，用于地中海的卡斯特利翁油田的开发，自此世界上的第一艘FPSO问世。这种以“船”为基式，对开采的石油进行油、水、气分离，处理含有油污水、发电、供热、原油的产品的储存和外输，集人员居住和生产指挥系统为一体的大型海上石
