浅论海洋工程海域勘察

浅论海洋工程海域勘察

摘 要 海洋工程海域勘察测绘，主要为海上钻井井位提供前期的海况调查，为海洋钻井平台是否插桩就位提供意见和参考，以及领导决策的根据。通过海域勘察，得到井场附近水域的数据资料，绘制甲方所需要的各种数据图件，据此得出分析结论，最终编制成海况调查报告。得出海底井位的水深地形图、海底地貌图、海底各分层埋深及各层厚度图等。

关键词 海域勘察；海洋工程；数据资料

海洋工程勘察测绘主要为钻井平台、海底管线、海上构筑物、水下作业项目等海洋工程做前期的工程勘察测量和工程定位服务；通过一系列勘测设备，比如钻机、井下取芯自动重力锤、GPS卫星定位仪及导航软件、数字化浅层剖面仪、管线探测仪、侧扫声纳、(单、双频)测深仪、水位计等勘察测量专用设备对井场范围内的海洋水文、海洋潮汐、井场范围内的水深、海底地形、海底地貌以及海底浅地层进行勘测，并进行水深、地貌及浅地层特征分析等；并把野外勘测采集得到的各种水深、潮汐、海底地貌、浅地层分层情况及数据通过计算机分析、整理，形成对该井场水域的数据资料，绘制甲方所需要的各种数据图件。如，水深地形图、海底地貌图、海底各分层埋深及各层厚度图等。最终编制成海况调查报告。为海洋钻井工程井位钻井施工提供依据。

1 海域勘察施工准备工作

由于海洋勘察测绘投入高、风险大，因此应当根据勘察的目的和要求，提前做好前期的勘察准备工作，制定好经济安全的技术措施和施工计划。

2 钻探设备的选择

根据海上钻探的施工经验，钻机应有足够动力和较小自重，型号能满足海域钻探要求。胜利油田海域勘察单位配备钻探设备为OEC300型顶部电驱动钻机。 海洋勘探船用于海洋地质勘探，船上装有地震仪和有关勘探设备，这些设备应用了重力、磁性、电性等物理方法来寻找海底石油和矿藏，所以，又把海洋勘探船叫做物理勘探船。 海洋勘探船多采用排水式船型，也有双体式船型，排水量一般从几百吨到一二千吨，航速一二十海里／小时。 海上钻井装置有固定式和移动式两种。固定式钻井装置依靠钢质的桩脚支撑于海底，工作深度在100米以内，它不能移动，故只能用于海上采油。移动式钻井装置可在海面移动，根据工作原理与构造不同，又可分为坐底式、自升式、浮式和半潜式等。

坐底式钻井装置分上、下两层结构，上层为钻井平台；下层为沉垫。海上钻井时，将海水灌入，沉垫沉入海底。钻井结束后，将海水排出，沉垫会自动浮起，可移动至新的井位，进行钻井作业。

自升式钻井装置由工作平台、桩脚和升降机构三部分构成。有三角形、四边

形和五边形等多种形状。平台安装有钻井设备、动力装置及生活设施。桩基为钢架结构，形状有圆筒形、桁架形等，可自行升降。

3 海洋勘察调查的内容

1)水深地形测量。选择多波束或单波束测深以确定勘察区域内的水深及变化。由于声波在水中传播的速度随海水的温度、盐度和压力的变化而变化，因此，在实施调查之前，采用声速计测出作业水域当日的实际声速；然后再对实测水深进行潮位修正。 水深资料的整理包括取数、潮汐及声速校正、交点闭合检验等项内容。 取数，主要通过测深仪而获取的原始水深资料为连续的模拟剖面记录，资料整理的第一步就是离散量化取数，取数位置一般情况下与定位点重合。海底地形突变点、剖面交点、拐点等特殊点采用内插方式加密取数，读数精度为0.1m。对那些海况较好、船只行驶平稳、剖面比较平滑的测线或测段，取数读其海底回波线的顶面位置；而对那些因施工时海况较差、船体颠波起伏剧烈、剖面呈锯齿状变化的测线或测段，则根据其总体变化趋势先对剖面进行手工圆滑，滤除波浪干扰后再进行取数。

交点闭合检验是指将不同测线方向线，不同日期测得的同一交点的水深数据经潮改求取实际水深后进行比较，二者的差值是仪器误差、人工读数误差、潮改误差、定位误差、航迹图的成图误差和交点位置的标注误差等多种误差因素的综合反映，其中定位误差和潮改误差两种因素的所占比重大于其它因素。如图l所示为某海域井位水深地形图。 2)海底地貌及障碍物调查。使用侧扫声纳系统进行勘察以确定海底障碍物的位置、形状大小和分布范围，以及地貌特征、形态等。量程应满足最大分辨率的要求，以获得清晰的声学图像，并且应保证海底全覆盖。并结合水深和沉积物资料，根据要求给出工程分析和评价。 3)地层剖面。使用电火花地层剖面仪，获得海底面的高分辨率的声学剖面，分辨率要求≤1.2m。根据声波反射强度，确定各单元层的厚度，并推断土质类型和横向变化，描述并评价可能存在的各种灾害地质类型、特征以及对工程的影响。 声学地层剖面主要反映地层的阻抗变化。一方面能反映出沉积环境的变化。但是，声学剖面的深度变化依赖于时深转化，即取决于对地层声波传播速度大小的确定，由于地层成分和密度的微细变化复杂，因此准确确定各地层的波速，就需要与钻孔地层进行对比。 钻孔地层剖面主要反映了地层物质组分变化及强度差异，由于工程钻探侧重于地层强度差异，对沉积环境不同而力学强度相近的地层常常按强度予以归并。因而，钻孔地层与声学地层剖面间常有差异。 4)高分辨数字地震调查。使用多道数字地震系统，获取海底清晰地层数字信息。 5)海底表层取样。取样深度依海底地质条件不同而不同；主要获取用于物理、化学及工程地质试验分析的海底表层／浅层沉积物(包括天然气水合物详品。

4 海洋勘察存在的潜在灾害性地质条件

潜在灾害性地质条件指在钻井平台就位、钻井作业具有潜在威胁的各种不良的海底及海底以下的地质因素和特征。需要分析的灾害性地质条件主要包括海底地形、冲刷和障碍物、流速流向、浅层气、天然气水合物、断层等。

5 结论

海洋工程的勘察测绘工作是海洋工程的前期工作，是海上钻井的第—手资料，应当引起足够的重视。严格按照勘测测绘步骤完成勘察测绘工作，切不可马虎了事，做好各项资料整理工作，认真做好海况调查报告。