查明海底石油、天然氣礦藏分布情況，并鉆采其中可資開(kāi)采的部分所使用的各種工程技術(shù)。
發(fā)展簡(jiǎn)史 19世紀(jì)末，美國(guó)即在加利福尼亞海邊與岸相連的木樁平臺(tái)上開(kāi)采海底石油。以后40多年間，由于受技術(shù)條件限制，各國(guó)都只在海邊簡(jiǎn)單的工程設(shè)施上沿用陸上油田的工藝設(shè)備打井和采油。20世紀(jì)30年代至50年代，墨西哥灣和波斯灣相繼發(fā)現(xiàn)大油（氣）田，海上石油（氣）勘探和開(kāi)發(fā)工程開(kāi)始有較快發(fā)展。1947年美國(guó)在 6米水深的淺海建造了第一座島狀導(dǎo)管架樁基平臺(tái)，1954年又建成第一艘可遷移的自升式鉆井平臺(tái)，使海上勘探和開(kāi)發(fā)活動(dòng)的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。60年代后，出現(xiàn)了新型的勘探裝置及大型施工船舶，與此同時(shí)，能源需求劇增，導(dǎo)致世界海上石油和天然氣工業(yè)產(chǎn)生一次飛躍，海上石油（氣）勘探和開(kāi)發(fā)進(jìn)入自然條件更復(fù)雜的近海海域。到1979年為止，世界上已有近百個(gè)國(guó)家和地區(qū)在海上開(kāi)采石油（氣）,已能在10000米水深海域進(jìn)行地球物理勘探，在1000多米水深海域鉆井采油，采油平臺(tái)的高度達(dá)330米，海底管線的敷設(shè)深度達(dá)到350米。中國(guó)沿海的石油（氣）勘探開(kāi)始于1959年，1967年首次在渤海鉆采到石油，1972年自行設(shè)計(jì)建造了第一艘自升式鉆井平臺(tái)，1975年又在渤海建成第一座多功能的綜合性平臺(tái)。
海上石油（氣）生產(chǎn)過(guò)程 海上油（氣）的生產(chǎn)分為勘探和開(kāi)發(fā)兩個(gè)階段。海上勘探與陸上一樣也分普查和詳查兩步。普查是從地質(zhì)調(diào)查研究入手，主要通過(guò)地震、重力和磁力等地球物理方法尋找油（氣）構(gòu)造，其中以地震測(cè)量法最為常用（見(jiàn)
海洋地球物理測(cè)量）?？碧绞窃谄詹榛A(chǔ)上選擇井位，鉆取巖心，對(duì)已發(fā)現(xiàn)的油（氣）構(gòu)造做進(jìn)一步核實(shí)，確定地質(zhì)儲(chǔ)量，以作出資源評(píng)價(jià)。開(kāi)發(fā)過(guò)程包括鉆生產(chǎn)井、采油（氣）、集中、處理、貯存及輸送等環(huán)節(jié)。其中把開(kāi)采出來(lái)的油(氣)全部送往岸上處理、貯存并外運(yùn)的系統(tǒng)稱(chēng)全陸式集輸貯運(yùn)系統(tǒng)，一般只適合于離岸較近、井底有足夠壓力的油(氣)田；各生產(chǎn)環(huán)節(jié)部分置于海上、部分置于陸上的稱(chēng)半海半陸式集輸貯運(yùn)系統(tǒng)，適合于離岸較遠(yuǎn)、規(guī)模較大的高產(chǎn)油(氣)田；全部環(huán)節(jié)都在海上進(jìn)行的稱(chēng)全海式集輸貯運(yùn)系統(tǒng)，一般只適合于離岸很遠(yuǎn)或分散、低產(chǎn)的油(氣)田，以及早期開(kāi)發(fā)的油（氣）田。
海上石油（氣）勘探及開(kāi)發(fā)工程設(shè)施 按其工作性質(zhì)分為勘探設(shè)施、鉆采工程設(shè)施和集輸貯運(yùn)工程設(shè)施 3類(lèi)。
勘探設(shè)施 供普查用的專(zhuān)門(mén)設(shè)施主要有地震勘探船、重力和磁力勘探船及飛機(jī)等。儀器安裝在船或飛機(jī)上，按預(yù)定測(cè)線勘探。供勘探時(shí)打鉆井的設(shè)施，除近岸淺水區(qū)的個(gè)別情況下用固定平臺(tái)外，多采用活動(dòng)平臺(tái)。其中坐底式鉆井平臺(tái)僅適用于 5～30米水深；自升式鉆井平臺(tái)適用于 10～110米水深，是目前世界上應(yīng)用最廣、擁有數(shù)量最多的一種鉆井平臺(tái)；半潛式鉆井平臺(tái)采取錨鏈系泊時(shí)，一般能適用于 30～300米水深，采取索、鏈結(jié)合型或全索型系泊時(shí)，工作水深已達(dá) 610米，甚至更深；船式鉆井平臺(tái)通常用錨泊定位，但在波浪作用下運(yùn)動(dòng)振幅較大。近年來(lái)發(fā)展了一種動(dòng)力定位系統(tǒng)，它是用裝在鉆井船底部的檢波器接收設(shè)在海底的聲學(xué)裝置發(fā)射的信號(hào),來(lái)測(cè)定鉆機(jī)相對(duì)于井口的位置,由計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的位置坐標(biāo)和環(huán)境信息控制全方位推進(jìn)器的功率分配，以約束鉆井船保持在井口上方的容許范圍內(nèi)，有動(dòng)力定位系統(tǒng)的船式鉆井平臺(tái)已可用于600米以上深水中作業(yè)(見(jiàn)
海上平臺(tái))。
海上鉆探的工藝與陸上類(lèi)同，但需要用一根隔水套管隔開(kāi)海水、引入鉆具和導(dǎo)出泥漿。半潛式與船式平臺(tái)的鉆井設(shè)備上安裝有消除搖蕩影響的升沉與平移補(bǔ)償器，還備有一套再進(jìn)入井口的水下器具，包括井口盤(pán)、導(dǎo)向索或水下聲學(xué)裝置、水下電視等，以便在重返井場(chǎng)時(shí)將設(shè)備再導(dǎo)入海底井口。所有鉆井平臺(tái)均用于打勘探井，但浮式鉆井平臺(tái)也有用于深水中鉆生產(chǎn)井的。
鉆采工程設(shè)施 供在海上鉆生產(chǎn)井和開(kāi)采油(氣)的工程設(shè)施主要有4種類(lèi)型：①
人工島,這種設(shè)施在近岸淺水中使用較經(jīng)濟(jì)。②固定式平臺(tái)，是目前主要采用的一種工程類(lèi)型。為了控制更大的油（氣）藏面積，在一個(gè)平臺(tái)上除打一口直井外，往往還要打多達(dá)幾十口的斜井。由于其造價(jià)隨水深成倍增長(zhǎng)，這種類(lèi)型在深水中使用有時(shí)不經(jīng)濟(jì)。③浮式采油（氣）平臺(tái)，將井口安裝在浮式平臺(tái)的甲板上，井口至海底之間以立管相聯(lián)，依靠系泊錨鏈或張力鋼索嚴(yán)格限制平臺(tái)的搖蕩。與勘探用的浮式鉆井平臺(tái)一樣，也備有保證安全作業(yè)的水下器具，這種平臺(tái)能適用于 300米以上水深。④海底采油（氣）裝置，采取鉆水下井口的方法。井口安裝在海底，開(kāi)采出來(lái)的油（氣）用管線直接送往陸上或輸入海底集油（氣）設(shè)施。有的水下井口罩有一個(gè)常壓室，油井的組裝、控制和維修等作業(yè)都在常壓環(huán)境中進(jìn)行，稱(chēng)“干”式常壓水下裝置；無(wú)常壓室的稱(chēng)“濕”式裝置。這類(lèi)裝置無(wú)需露出水面的工作平臺(tái)，但要具有深潛水的作業(yè)裝備和技術(shù)條件。
集輸貯運(yùn)工程設(shè)施 供開(kāi)采出來(lái)的石油（氣）集中、處理、轉(zhuǎn)輸、貯存和外運(yùn)的工程設(shè)施，分為以下 4部分：①裝有集油(氣)、處理、計(jì)量以及動(dòng)力和壓縮設(shè)備的平臺(tái)。這類(lèi)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式與上述固定鉆采平臺(tái)相同。為減少平臺(tái)數(shù)量和便于管理，有時(shí)把這些作業(yè)環(huán)節(jié)和鉆采、貯存等環(huán)節(jié)合并在同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行，使之成為多功能的綜合性平臺(tái)。不過(guò)，燃燒廢氣的火炬平臺(tái)和生活平臺(tái)往往單獨(dú)設(shè)置。②貯油設(shè)施。對(duì)于全海式或半海半陸式系統(tǒng)，由于受海洋自然環(huán)境影響和運(yùn)輸條件的限制，需在海上設(shè)貯油設(shè)施，其容量要與油井日產(chǎn)量、來(lái)船周期和運(yùn)輸能力、環(huán)境因素極值等相協(xié)調(diào)。主要形式有系泊式和固定式兩種，前者如貯油船、貯油浮筒等。后者又分兩種，一種是設(shè)在固定平臺(tái)上的貯罐，容量較小；另一種是座落于海底的水下貯罐，具有一個(gè)伸出海面之上的作業(yè)甲板，容量一般較大，如北海?？朔扑箍擞吞锏匿摻罨炷了掠凸蓿撞恐睆?2米，貯量達(dá) 10000立方米（100萬(wàn)桶）。為了減小罐壁內(nèi)外壓力差,水下貯油罐常采取油水置換工藝。③海底輸油（氣）管線。通過(guò)它把整個(gè)海上油（氣）田的生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。根據(jù)輸送的油（氣）性質(zhì)和環(huán)境條件，分單層管和雙層管兩種。后者內(nèi)管輸油(氣)，外管作為保護(hù)套，內(nèi)外管之間環(huán)形空間充填隔熱保溫材料。為了防止事故和延長(zhǎng)使用年限，管線外部包有防腐絕緣層和混凝土防護(hù)層（兼作配重），而且在淺海區(qū)、通航區(qū)或漁場(chǎng)常將其埋置于海底表面以下一定深度。海底管線的敷設(shè)一般采用漂浮法、牽引法和敷管船法等，對(duì)于深海大油（氣）田海底管線的敷設(shè)則多用敷管船進(jìn)行。④油（氣）出運(yùn)碼頭。有單點(diǎn)系泊裝置和常規(guī)的海上碼頭兩類(lèi)。單點(diǎn)系泊裝置是一個(gè)用錨鏈系泊在海上的浮筒，浮筒與海底管線之間用橡膠軟管或金屬的彎曲硬管相連，浮筒與船舶之間用水面漂浮軟管相連，船舶纜索系在浮筒頂部轉(zhuǎn)盤(pán)的纜臂上，可隨風(fēng)、浪、海流自由旋轉(zhuǎn)，始終處于最小阻力位置，具有適應(yīng)性強(qiáng)、安裝迅速并能搬遷等優(yōu)點(diǎn)(如圖)。海上碼頭分固定式和浮式兩種，前者建于沿岸，后者往往就是貯油船，兼作靠泊來(lái)船碼頭之用。
安全保障問(wèn)題 海上石油（氣）勘探和開(kāi)發(fā)不僅耗資巨大,而且存在一定的危險(xiǎn),幾乎年年都發(fā)生事故。其原因一是風(fēng)暴、海浪、冰凌及地震（海嘯）等自然因素產(chǎn)生的破壞，或井噴；二是操作不慎、管理不善或設(shè)計(jì)建造不周等所致。如：1969年春,中國(guó)“渤海2”號(hào)鋼質(zhì)樁基固定平臺(tái)被特大冰凌推倒；1980年3月,挪威“亞歷山大·基爾蘭”號(hào)五立柱半潛式鉆井平臺(tái)在北海工作時(shí)，因其中一根立柱的連接構(gòu)件疲勞斷裂導(dǎo)致整個(gè)平臺(tái)傾覆；1977年，?？品扑箍擞吞镆粭l海底輸油管線突然失去控制，造成嚴(yán)重漏油事故。所以，應(yīng)反復(fù)審核方案和工程質(zhì)量，定期對(duì)工程設(shè)備作預(yù)防性維護(hù)，并加強(qiáng)對(duì)水文氣象和地震的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
發(fā)展趨勢(shì) 海上石油（氣）勘探和開(kāi)發(fā)的規(guī)模將更大，半潛式平臺(tái)已擴(kuò)大應(yīng)用于采油（氣）、敷管以及后勤等方面，并將出現(xiàn)更多的海底采油（氣）裝置和全海式集輸貯運(yùn)系統(tǒng)。同時(shí)，淺于 200米水深的大陸架海域仍是重要的油（氣）勘探和開(kāi)發(fā)區(qū)域，仍會(huì)繼續(xù)完善和發(fā)展自升式鉆井平臺(tái)、淺水鉆井船和常規(guī)的鉆采工程設(shè)施，以及半海半陸式甚至全陸式的集輸貯運(yùn)系統(tǒng)。
