严陆光，卢 强，宋振骐，戴金星，刘光鼎，侯保荣，孙振纯，姜 标，黄常纲，沈 沉，谭宗颖，胡国艺，姜 伟0，刘峰松，谢光锋，冯 霞，王友华，王 静，何玉发0，刘 欣

(1.中国科学院电工研究所，北京100190;2.清华大学，北京100084;3.山东科技大学，山东 青岛266590;4.中国石油勘探开发研究院，北京100083;5.中国科学院地质与地球物理研究所，北京100029;6.中国科学院海洋研究所，山东 青岛266071;7.中国石油天然气集团公司咨询中心，北京100007;8.中国科学院上海高等研究院，上海201210;9.中国科学院文献情报中心，北京100190;10.中国海洋石油总公司，北京100010;11.中国科学院院士工作局，北京100864;12.中国石油天然气集团公司，北京100007)

2010～2011年中国科学院学部组织有关院士与专家就我国化石能源生产和储运过程中安全工作的科学问题进行了较深入地研讨，并向上级部门提出了相关建议。

1 我国近期石油、天然气的发展与安全的重要性［1］

1.1 我国近期石油、天然气发展的展望与特点

我国一次能源消耗长期以来一直以化石能源为主，除煤炭居于首位以外，2010年石油约占我国能源消费总量的20%、天然气约占3%。保证我国石油天然气可靠安全的供应是我国可持续发展的基础。

据预计，我国一次能源年总能耗将由2010年的32亿吨标煤增至2020年的约45亿吨标煤，年均增长约1.3亿吨标煤。石油的年总消耗量将由2010年4.4亿吨最少增至约5.5亿吨，其份额将大体保持恒定。天然气年总耗量将由约1000亿m3上升至约3000亿m3，其份额将有明显增长，由约4%增至约8%。

我国未来十年石油、天然气发展的主要特点是:

(1)我国石油的年消耗量在2010年已达4.4亿吨，估计2020年的年耗量也将在5.5亿吨以上，其在一次能源中的份额将大体保持稳定。2010年我国石油进口比例达55%，估计到2020年我国原油产量将在2～2.5亿吨之间，对外依存度仍将继续上升。因而保障石油供应成为我国能源安全的首要问题。近年来，对海洋深水石油的开发开始引起了各方注意。如果深海石油开发获得成功，则有可能将我国石油对外依存度控制在60%以内，有效解决保障石油供应的能源安全问题。海洋石油开发将是近期应大力加强的重要任务。

(2)近年来，我国天然气得到了良好的发展，处于快速发展时期，2010年全年耗量已达1000亿m3，占我国一次能源份额约4%，而且主要依靠国内生产。今后十年我国天然气必将继续大幅度增长。当前预测，2020年国内年产量将增至2000亿m3，加上国外进口近1000亿 m3，年消耗量将达3000亿m3，占一次能源份额将升至8%。

(3)石油与天然气主要均靠管道输送，我国管道总里程由2001年的2.46万公里增至2010年的6.8万公里，2010～2020年期间管道总长还将成倍增长。随着油、气进口的大幅度增长，作为储运系统重要部分的管道建设工作成为当前建设重点，目前正在建设中俄、中哈、中缅全长约9千公里的三大油气进口管道。

总之，我国未来十年石油、天然气发展的特点是:石油份额大体稳定，海洋石油开发将认真起步;天然气年产量将迅速增长，其份额显著增大，石油天然气管道总长还将成倍增长。

1.2 加强我国海洋石油勘探开发安全和陆上油气储运安全的重要性

保证我国石油天然气可靠安全的供应是我国可持续发展的基础。陆上石油生产是我国石油生产的主体，年产量约占总年产量的3/4。陆上石油生产技术成熟，长期积累了丰富的安全生产经验，鲜见难以控制的重大生产安全事故。石油生产安全工作的重点在海洋石油。我国石油天然气的长距离输运和大容量存储集中在陆上进行，油气储运安全工作的重点在陆上。

1.2.1 海洋石油勘探开发方面

海洋石油工业是安全风险最大的行业之一，涉及高温高压的环境条件，易燃易爆、有毒有害的物质，生产过程中危险因素多。海洋石油作业具有自然条件恶劣、生产生活空间有限、生产作业设施集中、技术难度大、装备复杂的特点，极易引发安全事故。海上事故发生后，由于距离陆地遥远，救援难度大，可能造成人员伤亡、设备损失、油井废弃、海水污染、生态破坏等无法估量的结果，同时有可能影响到企业生存、行业发展，甚至是整个产业链的衰落以及国际纠纷，对国家、对人民生命财产造成的后果将不堪设想。

1.2.2 陆上油气储运方面

管道运输已经成为我国陆上石油、天然气运输的主要方式。管道失效涉及腐蚀、焊接与材料缺陷，设备和操作，以及外部干扰等其他多方面原因。管道大多数处于复杂的土壤环境、大气和水中，所输送的介质也或多或少地含有腐蚀性成分，其内壁和外壁却可能遭到腐蚀。内壁主要是水腐蚀和介质腐蚀，输送天然气时主要是汞和H2S气体，外壁主要是大气、土壤、细菌和杂散电流腐蚀。国际国内管道安全事故屡屡发生，据统计我国四川输气管每千公里年事故发生率平均4.3次，东北和华北输油管每千公里年事故发生率平均超过2.0次。由于油气的易燃、易爆及毒性等特点，一旦管道发生事故，容易引起污染、中毒、火灾及爆炸等灾难性后果，往往造成人员死亡及重大经济损失和恶劣的社会影响。

2 海洋石油勘探开发安全［2，5］

2.1 海洋石油勘探开发的现状

2.1.1 世界海洋石油勘探开发

辽阔的海洋蕴藏着丰富的油气资源，据统计，截至2006年1月1日，全球石油探明储量为1757亿吨，天然气探明储量173万亿m3。其中海洋石油资源量约1350亿吨，探明储量约380亿吨，探明率约28%，占全球石油探明储量的21.6%;全球海洋天然气资源约140万亿立方米，探明储量约40万亿m3，探明率约28.6%，占全球天然气探明储量的23%。全球海洋油气勘探尚处在勘探早期阶段。

世界海洋石油工业总的趋势是走向深水。全球已经有100多个国家在进行海洋石油勘探开发，其中对深海石油资源勘探开发的有50多个国家。目前，国际上的海洋工程与装备的核心技术掌握在美国、挪威、法国等西方发达国家，为墨西哥湾、北海、波斯湾、巴西等海上的油气田勘探开发提供完整的海洋平台设计建造安装与装备，引领着海洋石油工业的发展。

国外装备水平较高。目前在用各类钻井平台近1200座，其中深水钻井平台343座;深水浮式生产平台276座;全世界已有2300多套水下生产装置。十二缆物探船;重型起重船的起吊能力达到14000吨，大型驳船可以运输大型导管架和重达4万余吨的半潜式平台。水下作业机器人作业水深已经超过3000m;国外多功能船舶最大功率32640马力。

2.1.2 中国海洋石油勘探开发的基本状况

中国海域面积达300万平方公里，根据2005年石油资源评价初步结果，中国石油资源量约为1070亿吨，其中海洋石油资源量为246亿吨，占全国石油资源量的23%;天然气资源量为54.54万亿 m3，其中海洋天然气为15.79万亿m3，占全国天然气资源量的29%。海洋油气资源中，约有40%蕴藏于深水海域中。我国海域油气资源潜力大，勘探前景良好。

近十年来，我国新增石油产量的53%来自海洋石油，目前我国海域油气产量已占全国油气总产量的1/4。同时，我国四大海域还在不断探明新的油气田。海洋石油勘探开发经过30年的发展，目前国内石油公司在渤海、黄海、东海和南海已开发建设80多个油气田。2010年中海油海上突破5000万吨，标志着我国成为世界海洋石油生产大国，同时也意味着中国海域已成为我国石油、天然气最重要、最现实的接替区。

在海洋勘探开发能力方面，我国掌握300m水深内勘探开发技术;具有10000m的钻井作业能力;建成以浮式生产储卸油装置、3000m水深动力定位钻井平台“海洋石油981”、3000m深水铺管起重船“海洋石油201”、十二缆物探船“海洋石油720”为代表的海洋装备体系;具备1500m水深条件下的勘探作业能力，并着手向3000m水深迈进。

我国在设计、装备、工艺、技术以及专业队伍高科技专利等各个方面，与世界海洋石油先进国家有一定差距。多数装置仍是从国外引进的。目前，我国拥有自升式钻井船45艘、半潜式钻井船7艘，底座式钻井平台5座，采油平台157座，各类工作船134艘。我国从事海洋油气勘探开发的单位主要有中国海洋石油总公司、中国石油化工集团公司、中国石油天然气集团公司三大集团公司;勘探开发区域主要集中在渤海、黄海、东海及南海大陆架。

2.1.3 南海石油资源的重要性

南海油气资源正受到邻海各国的疯狂掠夺，越南、菲律宾等国家已形成“开发热潮”，年产量5000万吨以上。中国在南海探区平均水深1200～1300m，最远离岸距离1400公里，目前在南海尚无石油基地。在南海岛屿中，越南占领23个，菲律宾占领7个，马来西亚占领3个，印尼占领2个，文莱占领1个，中国9个岛屿，为了维护国家资源与领土安全，亟需加快深海勘探与开发技术研究，尽快进入深水领域。

加快开发南海油气资源对保障我国的能源安全、领海主权的完整是十分重要的，在南海及东海与周边有争议区域的深水油气资源开发具有十分重要的战略地位，尽快在南海投入实质性的油气勘探开发已经非常紧迫和必要。

2.2 海洋石油勘探开发事故案例分析

2010年4月20日，美国路易斯安那州一处英国石油公司BP租赁的“深水地平线”海上钻探平台发生爆炸，造成11名工作人员死亡，大约在36小时后于4月21日沉入路易斯安那州海岸外海。4月24日管道开始漏油，至9月18日BP公司宣布彻底封死漏油油井止，共漏油超过400万桶，漏油污染面积大约相当于美国东北部的马里兰州面积，威胁路易斯安那、佛罗里达及墨西哥湾沿岸各州的海岸。

事故专门调查组对此次事故进行了全面细致地分析和总结，根据BP石油公司出版的事故调查报告，本次事故的主要原因为:

(1)设计方案变更增加了安全风险

完井套管串设计计划采用“7″尾管悬挂固井+9 7/8″套管回接固井”设计方案，可提供四道密封防护(井底固井密封、所下尾管的悬挂器部位密封、尾管悬挂处的固井密封、井口密封总成密封)。施工前将完井方案调整为9 7/8″+7″复合套管一次下到井底的管串结构，变更后的方案只能提供井底固井和井口密封总成两道密封。

(2)施工过程多个环节存在漏洞

该井属于低地温梯度井，使用充氮气水泥浆体系存在产生超缓凝现象的潜在风险。水泥候凝仅16.5小时后，用海水顶替井筒泥浆，压力失衡，油气突破尚未胶结水泥环上窜(也可能如BP所说引发单流阀损坏)。固井水泥返高无法到达上层技术套管内，为油气上窜提供了通道。固井过程存在违章作业，没有按要求充分循环泥浆，使井底含油气的钻井液上行至海底防喷器组上部，很可能导致溢流井喷。

(3)装备管理和维护有缺陷

井口密封总成安装完后，未按技术规程的要求在密封总成中安装锁止滑套，使密封系统留下缺陷。

(4)现场生产组织决策上出现一系列重大失误

《美国BP在墨西哥湾灾难性事故及海上钻井未来》结论中指出，Macondo油井爆炸的损失原本是可以避免的。Macondo油井井喷的直接原因可以归结为由BP、Halliburton和 Transocean三家石油公司犯下的一系列可辨识的错误。深海能源的勘探与开采，涉及到一些无论是行业还是政府必须在未来去应对、但尚未充分准备好去应对的风险，需要研究。基础性的改革在常规监督的监管结构和内在的决策过程都是必需的，为了保证人类的安全和环境的保护，对于能源勘探开发的常规检查需要改革。

大量事故原因基本都涵盖了以下几个方面:海洋石油作业井控技术、装备失效及应急技术不完善;恶劣的海洋环境，台风、巨浪、海冰、地震、海啸等;平台结构设计缺陷，海洋石油作业设施结构复杂，系统庞大;作业管理及措施失误，以及设备本身的质量问题。

我们还必须从国内外的海洋钻井事故中找到规律性的问题:一是勘探开发的安全首先要从钻井的源头抓起，钻井设计是核心。从井身设计到装备设计，必须样样达标，完全符合科学要求，符合现场施工作业要求，符合技术规范。二是装备制造必须质量过硬，各项技术指标符合规范标准，能够接受恶劣环境的考验。三是井控技术必须先进，应该在不同海域根据实况创新不同方法。井控是钻井的关键，没有科学井控和科学管理，事故将随时可能发生。四是要有高素质的作业队伍，有效整合各个专业施工力量，过硬地完成任务。这支队伍需要经过严格培训和实践锻炼并受到实践检验。

2.3 海洋石油勘探开发安全的科技问题

2.3.1 海上油气钻井的关键安全技术

(1)设计和健康安全环保(Health，Safe and Environment，HSE)体系

海洋石油企业在从事海洋石油开发过程中，如何有效对风险进行评估和控制，建立一种长效的安全管理机制是关系企业可持续健康发展的重要前提。

(2)BOP(防喷器)及隔水管系统安全监测、评估与控制技术

深水防喷器组是保证钻井作业安全最关键的设备，其作用是在发生井喷或者井涌时控制井口压力。目前关于深水防喷器组控制系统，其生产制造技术集中在少数外国公司手里。

(3)深水测试、完井过程管柱应急解脱及回接技术

快速实现水下测试管柱的应急解脱以及危险解除之后的回接问题是深水井测试、完井的一大挑战。

(4)深水石油钻井环境保护技术

钻井系统需要在做好海洋安全环保工作的前提下，建立相应的海洋环境监测技术和各种污染物处置技术及生态恢复技术。

2.3.2 海上油气生产及集输的关键安全技术

(1)海底管道。海底管道面临潜在安全风险主要是两类:一类是环境侵蚀、材料老化、载荷作用、疲劳及外力等因素造成的损害。另一类是固相生成(水合物、析蜡)、多相流腐蚀、固体颗粒冲蚀等管线内流动安全问题，需要重点发展流动安全控制技术和流动安全监测与流动管理技术。

(2)生产平台和浮式生产系统上部工艺及集输安全技术。

(3)水下生产系统安全控制技术。

(4)海上溢油应急反应体系及治理技术。

2.3.3 海上油气工程作业的关键安全技术

首先，海洋工程自身的结构完整性是平台安全问题的重中之重，过去事故表明极端环境条件、腐蚀、疲劳等一系列问题都可能导致平台倾覆损毁。第二，海上设施在作业过程中将面临包括火灾爆炸、船舶碰撞、高空落物等一系列重大风险，全面地考虑平台作业过程中所允许接受的风险，最大程度降低海上设施的安全风险，必须从设计伊始加以系统地考虑。最后，广泛地采用动力定位系统是深水油气田生产的重要技术特点之一，无论是动力定位的钻井平台还是铺管起重船，一起由于动力定位失效而导致的移位事故可能带来严重的后果。

2.3.4 海洋及滩涂油气田的腐蚀与防护

海洋及滩涂油气田开发是一特殊工程，与陆上油田相比，环境复杂，要求高，难度大，腐蚀环境更为苛刻。海洋腐蚀区域划分为海洋大气区，浪花飞溅区，海洋潮差区，海水全浸区和海底泥土区五个区域。对于海洋及滩涂油气田的腐蚀防护，应根据所处腐蚀区带的不同，分别进行，具体措施如下:

(1)海洋大气区:石油平台的大气区，一般都采用涂层进行保护。对一些形状复杂的结构，如格栅等，也采用浸镀锌加涂层技术。近年来，喷涂铝、锌等金属覆盖层加涂层封闭技术已获得日益广泛的应用。

(2)浪花飞溅区和海洋潮差区:目前针对于浪花飞溅区和海洋潮差区最有效的防护措施是复层矿脂包覆防腐技术。复层矿脂包覆防腐技术由四层紧密相连的保护层组成，即矿脂防蚀膏、矿脂防蚀带、密封缓冲层和防蚀保护罩。其中矿脂防蚀膏、矿脂防蚀带是核心部分，含有优良的缓蚀成分，能够有效地阻止腐蚀性介质对钢结构的侵蚀，并可带水施工。密封缓冲层和防蚀保护罩具有良好的耐冲击性能，不但能够隔绝海水，还能够抵御机械损伤对钢结构的破坏。此外，复层矿脂包覆防腐蚀技术的施工工艺也至关重要。

(3)海水全浸区和海底泥土区:这两个区域的构件可以采用阴极保护和涂层联用的技术进行防护。

2.3.5 海洋石油勘探开发的供电安全［4］

海上采油平台的用电系统是一个孤立运行的电力系统，有独立的发电机及备用发电机，其主要特点是:容量小，对保护和电网稳定性要求高，抗干扰能力差。关键设备采用不间断电源(UPS)供电，可保证重大事故后人员的及时撤离和重要阀门关闭。2008年开始，国内开始尝试海洋采油平台电力系统互联，即将分布在方圆几十海里内的多个海洋石油平台用电系统通过海底电缆互联，形成一个规模更大的独立电力系统运行，以便更好地利用备用机组，提高平台电力系统的抗干扰能力。随着平台电力系统互联、柔性直流输电技术引入、新能源并网等新情况的出现，海上平台电力系统在规划设计和实际运行中存在一些技术问题，主要有:

(1)雷击问题。海上平台设计参照船检标准，其中对防范雷击的要求过于简单。目前在平台设计过程中已逐渐开始关注雷击电流通道的设计以及避雷针的使用。

(2)系统建模仿真问题。由于不掌握透平发电机的制造技术，目前所有海上平台使用的都是美国solar公司生产的发电机。solar公司对外不提供发电机控制系统模型(至少对中国)，这对仿真分析的准确性有极大影响。设计人员对采用经典模型和参数的计算结果存疑。

(3)谐波污染问题。海上平台电力系统中存在大量谐波污染源。虽然谐波尚未引发平台供电系统重要故障，但是谐波污染对供电设备的损害是一个积累过程。

(4)系统互联带来的系列问题。海上平台电力系统互联之后，各种问题陆续出现。许多陆上互联系统出现的问题和使用的技术还未引起关注。

(5)海底电缆的保护问题。海缆工作环境恶劣，如绝缘容易失效，外来船舶作业破坏，散热效果差等。

2.4 海洋石油勘探开发工作建议

为加快并有效开展我国海洋石油资源的勘探、开发与保护，建议在以下几个方面采取措施:

(1)完善海洋资源开发相关法律建设，突显蓝色国土开发的神圣与责任。

国家宜出台海洋资源开发法规、条例，使海洋油气资源的勘探开发和保护有法可依、有章可循。完善海洋石油工程技术规范和标准体系，提高海洋石油工程装备的建造安全等级;保护海洋生态环境。

(2)成立国家层面的海洋石油专业化管理机构，加强海洋石油资源协调管理。

结合海洋石油工程信息系统，建立全国统一的海上应急救助信息系统和指挥系统，对事故及救援信息进行实时传输和更新，并在系统内对救援人员和救援装备进行统一指挥和调配。提高海上应急救助的反应速度和应急救助资源的使用效率。根据各海域的海洋石油勘探、开发及运输等实际情况，在全国范围内统一规划和配置海上应急救助装备及设施，避免各大石油公司及相关部门出现重复规划、重复购置的现象。

(3)制定科学的海洋石油勘探开发战略部署，实现凡是有油气显示的主权海域都有油气勘探普查，凡是储量探明区都有油气开发。

国家要全面制定海洋石油勘探开发战略部署，鼓励在主权海域、石油探明储量区域进行积极勘探开发，并加强新区的详查，现有油区的外围勘探。国家海洋石油开发部署在“十二五”规划中应有所体现。实现凡是有油气显示的主权海域都有油气勘探普查，凡是储量探明区都有油气开发。

(4)国家加强石油基础工业的发展，加强石油高端装备的创新制造。

对石油平台、半潜式钻井船等大型石油钻采设备的研发制造企业给予资金扶持，对包括钢材、橡胶密封件等在内的基础材料、电子元器件提升更高品质，以满足海洋开发中的应用要求，消除和降低因装备、材料质量而造成的安全隐患。

对类似十二缆物探船舶等高科技水平的装备，要在能够建造钻井船、平台的基础上，给予积极研发，在尽快的时间内，使海洋石油勘探开发的硬件水平和国外的差距缩小，并根据国情需要有所创新。

(5)大力开展海洋石油勘探开发关键装备与技术研究，成立国家海洋重点工程实验室。

我国目前没有专门的科研机构、部门和实验室对海洋石油科技进行专项、专题研究，相关科研人员力量分散，没有形成合力。建立国家海洋重点工程(深水)实验室，设定科研攻关项目。在“十二五”期间拿下一批急需战略科技项目，尽快改变我国在这方面的空缺、落后的局面。

1)成立高级别、高层次的海洋石油开发技术研究机构;

2)完善滩浅海开发安全保障技术;

3)加快深水勘探开发关键装备与技术的研发。

(6)建立科学严格的海洋石油行业标准体系，让行业规避风险，增加安全指数。

完善海洋石油工程技术规范和标准体系，提高海洋石油工程装备的建造安全等级。研究安全策略、安全管理、安全装备和安全技术，建立和完善深水HSE管理体系的发展;通过海洋工程项目的开展和项目研发，推动海洋石油工程技术规范和标准体系的完善;建立一套完整的海洋石油工程相关的设施规范、专项系统及设备规范、推荐做法及专项技术指南;提高海洋石油工程装备设计、建造、检验等方面的安全等级，降低海洋石油勘探开发安全风险。

(7)积极对外合作，助推技术进步，发挥后发优势，缩短与先进国家的差距。

继续坚持改革开放方针，寻求新时期与外方的合作方式。积极引进高端人才，包括从国外高薪聘请顶尖人才，为我所用。

(8)强化海洋石油专业化人才队伍建设，打造强有力的海洋科研与生产队伍，提升国家海洋开发实力。

完善人才培养机制，建设一支层次分明、结构合理、专业配套的科技创新队伍;以自我培育、引进吸收相结合的方法，加快人才的培养，打造专业结构合理的科技队伍。

(9)加快深水基地建设，支持深水勘探开发，保护海洋资源，彰显国家主权。

在我国海域有部署地建立深水石油基地，是加速海洋油气资源开发，捍卫国家主权和资源的需要。在已有海洋岸基石油基地的基础上，尤为急需在南海建立深水石油基地;改进强化已有沿海的岸基石油基地，将服务保障引向深水。

3 陆上石油和天然气储运安全［3，5］

3.1 石油和天然气储运现状

3.1.1 油气运输现状

目前我国天然气管道在川渝、环渤海及长三角地区已经形成比较完善的区域性管网，中南地区、珠三角地区也基本形成了区域管网主体框架。川渝地区环形管网输配能力达到200亿 m3/年，环渤海和长三角地区管网系统输送能力超过210亿m3/年和150亿 m3/年。

近几年来，中国液化天然气发展很快，已建或拟在建项目主要分布在中国东部以及东南沿海。东南沿海地区管网输送能力约为120亿m3/年。

在东北、西北、华北、华东和中部地区形成了区域性的输油管网。东北地区管网总长约3000公里，年输油能力4500万吨;西北地区原油管道总长度约6600公里，年输油能力约5000万吨;华北地区总长约2000公里，年输油能力约1700万吨;华东地区输油管网总长约4500公里，年输油能力超过12000万吨;中部地区管道总长约2500公里，年输油能力超过1500万吨/年。

成品油管道近年来得到较大的发展，在西北、西南和珠三角地区已建成骨干输油管道，形成了“西油东运、北油南下”的格局。

3.1.2 油气储备现状

2003年中央正式批准实施我国的石油储备方式，目前储备方式为政府储备和商业储备并行，以国家储备为主，三大石油公司商业储备为辅。总的石油储备能力已超过30天原油进口量，但是离国际能源署(IEA)规定的90天石油净进口量的战略性石油储备还有很大距离。我国石油战略储备分3期建设，第一期石油储备基地分别位于浙江镇海、岱山、山东黄岛和辽宁大连，四大储备基地主要采取地上储油罐的储备方式。2008年11月，我国第一期4个石油储备基地全部建成投产，储油能力为1620万m3;二期储备规划2800万m3;第三期远景规划2800万m3。至 2020年，国家石油储备能力提升到约8500万吨。

我国的储气库建设处于起步阶段。截止到2010年，已经建成储气库11座，设计总库容116亿m3，设计工作气57亿m3。大港储气库群已形成工作气量17.71亿m3，最大日采气能力2259万m3;京58储气库群已开始注气，2011年冬季将开始参与调峰。目前在建储气库项目有两个，分别为金坛盐穴储气库和刘庄储气库。2011年以来中国石油天然气集团公司加大了储气库建设力度，已经列入新建计划的储气库有12座，争取在2012年前建成投入运行。

3.1.3 国内油气管道储运发展趋势

随着科学技术的发展，各种新技术和新材料在油气管道中的应用越来越广泛。例如:长输管道采用内涂层减阻技术;完善的调峰技术;风险管理和完整性管理技术等。

在成品油管道发展方面正向着大口径、大流量、多批次方向发展，除输送成品油外，还输送其他液体烃类化合物。

在天然气管道发展方面高压力输气与高强度、超高强度管材的组合是天然气管道发展的最主要趋势。另外，高压富气输送技术及断裂控制、多相混输技术、天然气水合物(NGH)储运技术也需要加以关注。

在储油库方面应积极加快虑盐穴石油储备库的建设。

3.2 石油和天然气储运安全的主要科技问题

与发达国家相比，我国油气管道安全性依然有一定的差距。我国油气管道事故率平均为3次/(千公里·年)，远高于美国的0.5次/(千公里·年)和欧洲的0.25次/(千公里·年)。

未来几年，我国将进入埋地管道建设和发展的高峰期，但我国管道安全及完整性管理的技术水平还不能适应发展的要求，诊断、检测监测、应急救援、法规标准支撑技术的发展还有待突破，相关的法律、法规及标准还不健全，我国油气管道安全所面临的形势十分严峻。主要的安全科技问题包括:

3.2.1 流动安全保障技术

(1)原油管道流动安全

易凝高粘原油流变性的恶化和管道内壁结蜡都会导致管道沿程摩阻的升高，导致管道的运行压力超过其设计的最大允许操作压力，继而引发流动安全问题。原油的流变性变差和管道结蜡是导致原油管道流动安全问题的最主要因素。

(2)天然气管道流动安全

天然气管道的流动安全问题主要考虑的是水合物冰堵，相应地为防止和解除水合物在天然气管道中堵塞所采取的一切措施及其开展的相应技术研发和支持，都属于天然气管道流动保障技术研究和应用的范围。

3.2.2 安全预警与泄漏检测

管道泄露检测问题国内外除了采用传统的人工巡线等人防措施外，所采用的技防手段就是在管道上加装检测流体泄漏后所引起的特性变化进行报警和定位的泄漏检测技术。管道安全预警技术主要针对管道运行过程中所遭受的人为破坏、滑坡、泥石流等自然灾害，通过远程实时检测管道沿线的状态变化和信号识别，从而对管道安全威胁事件进行报警和定位。

3.2.3 完整性评价技术

管道完整性管理的基础是完整性评价，包括管道本体的适用性评价、站场设施(压缩机等)的故障诊断、地震及地质灾害评估等等。管道检测与修复技术是完整性支持技术的重要组成部分，运用完整性管理技术，能够及时发现并修复管体存在的缺陷，使管道始终处于受控状态，充分满足物理和功能上的完整，能够确保管道始终处于完全可靠的服役状态。

3.2.4 储气库建设评价技术

储气库建设评价技术包括如下六个方面:

(1)中低渗低压水淹气藏建库技术:储气库长效压裂和酸化储层改造技术、建库气水多相渗流机理、提高运行压力圈闭密封性评价技术等。

(2)水驱后期裂缝性油藏建库技术:双重介质储层建库油气水多相渗流机理、次生气顶稳定形成与库容评价技术、气体向残余油扩散与溶解机理等。

(3)层状盐岩建库技术:多夹层盐层夹层密封性评价技术、多夹层盐层造腔控制方法、硬质不溶夹层在水溶造腔过程中的受力分析等。

(4)含水层建库技术:水层圈闭筛选与勘查技术、圈闭气体密封性评价、多孔介质建库气水两相渗流机理等。

(5)储气库运行优化控制系统与安全监测技术。

(6)重点地区的后备库址筛选与评价。

3.2.5 天然气中汞对储运安全的影响

天然气中汞含量的高低直接关系到输送管线安全性、沿线居民身体健康和生态环境污染，以及应用设备的腐蚀。国内外对天然气中汞的研究还十分薄弱。分析技术和样品采集不完善等诸多因素，导致油气中汞及汞化合物附存形式的研究缺乏依据，研究和厘清主要含气盆地和大中型气田的天然气中汞含量大小成为天然气储运安全、净化环境和事关人民健康的一项重要工作。

3.2.6 腐蚀对油气生产储运的危害及防护

目前，我国大部分陆上油田开发进入三次采油阶段，大量采油用剂的注入给油田生产和集输系统带来严重的腐蚀问题。腐蚀是造成石油工业中金属设施破坏的主要原因之一。由于油气的易燃、易爆及毒性等特点，腐蚀事故除造成重大的经济损失外，还会造成严重的伤亡事故和环境污染灾难。因腐蚀造成的灾难性后果也时有报道。

据国外的权威机构估计，如果防腐蚀措施得当，可以挽回30%～40%的腐蚀损失。因此，加强油气工业的腐蚀与防护研究意义重大，不仅可以提高安全保障，保护生态环境，还可以为石油工业带来巨大的经济效益。

(1)主要的腐蚀因素

1)大气腐蚀

大气腐蚀是最古老的腐蚀形式之一，全世界在大气中使用的钢材一般超过每年生产总量的60%，大气腐蚀损失的金属约占总损失量的50%以上，而碳钢和普通低合金钢的大气腐蚀又占大气腐蚀总损失的一半以上。

2)土壤腐蚀

土壤是一种多相的、具有生物学活性和离子导电性的、多孔的毛细管胶体体系，由各种颗粒状的矿物质、有机物质及水分、空气和微生物等组成。土壤腐蚀主要表现在以下几个方面:土壤中水分和盐类的存在，使得土壤具有了电解质的特征;土壤疏松，空气较易渗透，且土壤含气量可间接影响土壤的腐蚀过程;一些酸性矿物质或来自生命代谢的酸性物质会影响土壤的酸度，从而强化腐蚀;土壤中的微生物可通过新陈代谢产生有机酸或无机酸从而加剧了土壤的腐蚀性;由于外部环境的影响，在土壤中存在一种大小、方向都不固定的杂散电流，形成了外加电位差，使得金属遭受腐蚀。

3)硫化氢腐蚀

硫化氢是油气开发过程中常见的一种腐蚀性气体，其一方面来自含硫油田伴生气在水中的溶解;另一方面来自硫酸盐的还原菌分解。

普遍认为，萌生裂纹的部位必须富集足够的氢。钢材的缺陷处、位错、三维应力区等，这些缺陷与氢的结合能力很强，可将氢捕捉，这些缺陷处便成为氢的富集区。当氢在金属内部这些缺陷处富集到一定程度，便会沉淀出氢气。据估算，这种氢气的强度可达300MPa，于是促进钢材的脆化，局部区域发生塑性变形，萌生裂纹导致开裂。

4)二氧化碳腐蚀

二氧化碳是油气工业中存在广泛的天然气或石油的伴生气。溶入水的二氧化碳对钢铁有较强的腐蚀性，同pH值下二氧化碳总酸度比盐酸高，对钢铁的腐蚀比盐酸还严重，能使管道和设备发生早期腐蚀失效，在油气田发生率高，危害性大。

(2)易发生腐蚀的主要环节及防护措施

1)钻井过程中的腐蚀与防护

钻井过程中钻具腐蚀主要由钻井液引起，钻井液是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。钻井液是油气钻井工程的重要组成部分，它在整个钻井过程中起到了携带和悬浮盐屑、稳定井壁和平衡地层压力、冷却和润滑钻头和钻具、传递水动力等作用。钻井液的成分非常复杂，其腐蚀的因素主要有:常见的腐蚀剂有氧气、二氧化碳、硫化氢、溶解盐类和酸等。

针对钻井过程中的腐蚀特点，目前控制钻具腐蚀的主要措施包括:控制钻井液的腐蚀性，包括控制钻井液的pH值、添加缓蚀剂、添加除氧剂、控制含沙量等;使用内防腐层钻杆;钻井过程中的腐蚀监测。

2)采油及集输系统中的腐蚀与防护

采油及集输系统的腐蚀主要包括油井的腐蚀、集输系统中相关管线和设备的腐蚀及注水系统的腐蚀等。油井的腐蚀通常由采出液及伴生气(CO2、H2S)所带来。腐蚀发生的部位通常是井下工具、抽油杆、油管、套管等。集输系统的腐蚀通常是指集输管线的内外腐蚀、相关设备的腐蚀等。注水系统的腐蚀主要跟注入的水质有关，对于油田采出水回注系统来说，如果水质较差将会给注水管材、设备以至油层带来腐蚀、堵塞、结垢三大问题，是影响油田正常生产的主要危害因素。

针对采油及集输系统的腐蚀，应根据不同的腐蚀特点采取相应的防护措施，对于油井套管、井下工具、抽油杆等可采取加内外防腐层等措施;集输系统管线除增加防腐层外，还可用电化学保护、加注缓蚀剂的方法;注水系统较为特殊，除腐蚀外，还存在堵塞和结垢的问题。因此，除添加缓蚀剂外，有时还需要根据实际情况，添加阻垢剂、杀菌剂等水处理用剂。

3.3 加强石油、天然气储运安全的主要建议

结合现阶段出现的油气储运事故及安全问题，建议国家从以下几个方面加强研究，以解决油气储运安全本质问题。

(1)建设国家油气储运设施完整性管理平台

从国家层面组织中石油、中石化、中海油、中化集团四大石油公司及地方企业，根据我国油气储运设施安全情况，并结合现阶段我国完整性管理技术现状，收集、整理、分析油气储运设施失效事故数据;建立油气储运设施运行数据信息与完整性评价体系;整理、借鉴国内外油气储运设施完整性管理的先进技术和科学管理办法;建立以上数据库的综合信息平台。

(2)加强天然气中汞含量的检测及脱汞研究

汞是天然气中一种常见的有害重金属元素，汞不仅腐蚀设备，引起气体泄漏，甚至是灾难性事故，而且还会破坏人的神经系统和泌尿系统，给天然气生产、输送、存储和利用带来很大安全威胁。建议:① 加强天然气中汞的检测技术研究。② 加强全国主要气田、重要管线和用户天然气汞含量的监测。③加强天然气中汞的危害性研究。④ 加强汞的脱除方法的研究。

(3)加强对国家重大储运设施建设关键技术研究

重大储运设施建设的关键技术包括设计、施工及维抢修的各个环节，应该从国家层面组织国内外共同进行攻关，并做到技术共享，以免不同企业分别进行研究，造成人员、资金和时间的浪费。这些环节主要包括:设计、材料与焊接、防腐、检测、监测、维抢修。

(4)加强我国储气库选址和建库技术研究

我国地下储气库建设刚刚起步，现有的地下储气库调峰能力不足，使得季节调峰应急面临着风险，必须结合我国天然气供应特点，根据我国复杂的建库地质条件，加大前期库址评价研究，加强储气库建库技术研究。

4 主要建议

(1)完善海洋资源开发相关法律建设。国家宜出台海洋资源开发法规、条例，使海洋油气资源的勘探开发和保护有法可依、有章可循。完善海洋石油工程技术规范和标准体系，提高海洋石油工程装备的建造安全等级，保护海洋生态环境。

(2)成立国家层面的海洋石油专业化管理机构。加强海洋石油资源协调管理，建立全国统一的海上应急救助信息系统和指挥系统，对救援人员和救援装备进行统一指挥和调配，提高海上应急救助的反应速度和应急救助资源的使用效率。避免各大石油公司及相关部门出现重复规划、重复购置的现象。

(3)加强海洋油气资源勘探详查。凡是有油气显示的主权海域都要有油气勘探普查，凡是储量探明区都要有油气开发。加快深水基地建设，支持深水勘探，保护海洋资源，彰显国家主权。国家要全面制定海洋勘探开发战略部署，在主权海域、石油探明储量区域进行积极勘探开发，并加强新区的详查，现有油区的外围勘探。尤为急需在南海建立深水石油基地;改进强化已有沿海的岸基石油基地，将服务保障引向深水。

(4)建立科学严格的海洋石油行业标准体系。完善海洋石油工程技术规范和标准体系，提高海洋石油工程装备的建造安全等级。研究安全策略、安全管理、安全装备和安全技术，建立和完善深水健康安全环保管理体系;建立完整的海洋石油工程相关的设施规范、专项系统及设备规范、推荐做法及专项技术指南;提高海洋石油工程装备设计、建造、检验等方面的安全等级，降低海洋石油勘探开发安全风险。

(5)加强海洋石油工业高端装备的创新制造。大力开展海洋石油勘探开发关键装备与技术研究，成立国家海洋重点工程实验室。加强海洋石油工业基础设施的创新制造。

(6)建设国家油气储运设施完整性管理平台。组织中石油、中石化、中海油、中化集团四大石油公司及地方企业，收集并整理分析所有能收集到的油气储运设施失效事故数据，建立油气储运设施运行数据信息与完整性评价体系，特别是关系到国家和地方安全的重大储运设施;收集国内外油气储运设施完整性管理的先进技术和科学管理办法;建立以上数据库的综合信息平台，并及时更新，以保障国家油气储运设施完整性管理和安全运行。

(7)加强国家重大储运设施建设关键技术研究。从国家层面组织重大关键技术联合攻关，并做到技术共享，关键技术包括设计、施工、材料、防腐、检测、监测及维抢修等各个环节。

(8)加强天然气中汞含量的检测及脱汞研究。汞是天然气中一种常见的有害重金属元素，汞不仅腐蚀设备，引起气体泄漏，而且还会危害人体健康。应加强天然气中汞的成因和检测技术研究，加强汞及其他有害气体的监测和脱除方法的研究。

(9)加强我国储油库、储气库选址和建库技术研究

储油库、储气库选址和建库具有战略意义。在我国盐穴储气库建设过程中，形成了一系列盐层储库建设技术，应加强相关技术的研究，并用于石油战略储备库的建设。

［1］严陆光，黄常纲，谭宗颖，等(Yan Luguang，Huang Changgang，Tan Zongying，et al.).我国近期化石能源发展的展望、特点与生产及储运安全的重要性(The prospects and characteristics of fossil energy development in the near future in China and the safety importance of it’s production，storage and transport)［R］.咨询专家组报告(Report of consulting specialist group)，2011.7.

［2］刘光鼎，孙振纯，姜伟，等(Liu Guangding，Sun Zhenchun，Jiang Wei，et al.).海上油气勘探与开发过程中安全科技问题的研究(A study on safety technology for offshore oil developing)［R］.咨询专家组报告(Report of consulting specialist group)，2011.7.

［3］戴金星，胡国艺，冯斌，等(Dai Jinxing，Hu Guoyi，Feng Bin，et al.).石油、天然气管道储运安全研究(A study on safety technology for petroleum and natural gas storage and transport)［R］.咨询专家组报告 (Report of consulting specialist group)，2011.7.

［4］卢强，沈沉 (Lu Qiang，Shen Chen).化石能源生产与储运过程中之供电安全 (Power supply safety for fossil energy production，storage and transportation)［R］.咨询专家组报告 (Report of consulting specialist group)，2011.7.

［5］侯保荣，王静，刘欣，等 (Hou Baorong，Wang Jing，Liu Xin，et al.).我国油气工业腐蚀与防护的发展与展望(The developments and prospects of rust and it’s protection in petroleum and natural gas industry)［R］.咨询专家组报告 (Report of consulting specialist group)，2011.7.