20世紀90年代以來,我國海洋經濟以兩位數的年增長率快速發展。活動范圍多方向擴展,經濟總量迅速增加,增長速度快于全國國民經濟增長及一直處于領跑地位的沿海發達地區經濟的增長,海洋產業發展速度快于行業整體產業的發展。2006年海洋產業增加值為8286億元,相當于全國GDP的4%,2011年海洋生產總值達4.56萬億元,相比2001年的0.93萬億元,增長了約4倍,海洋產業對國民經濟的貢獻越來越大。
圖1 2011年我國海洋產業增加值(億元)及占海洋生產總值的比重
與海洋高技術研究開發同步發展起來的是高投入、高產出、高風險、高科技含量的海洋高技術產業,海洋高技術的迅猛發展引發帶動了海洋產業群的擴展壯大。海洋高技術主要包括海洋油氣勘探開發技術及其產業、海洋監測技術及海洋儀器制造業等。隨著我國把海洋高技術做為第八個高技術研究開發計劃(863計劃),海洋高技術產業年產值逐漸攀升。
圖2 繁忙的海洋碼頭
有專家指出,21世紀是海洋世紀,怎樣能夠合理有效的開發海洋資源已成為全球各個國家和地區的發展戰略,尤其是對于海岸線總長位居世界第四的我國來說,合理開發利用這寶貴的財富顯得尤為重要。在能源日益匱乏的今天,海洋開發的重點又很自然的轉到了石油的勘探開采上面。目前,全球海上石油的探明儲量為200億噸以上,天然氣儲量80萬億立方米。超過100個國家和地區從事海上石油勘探與開發,年投入開發的經費達850億美元。2000年海上石油產量約13億噸,占世界油氣總產量40%,產值約3000億美元。據權威分析,21世紀中葉海洋油氣產量將超過陸地油氣產量。
隨著20世紀70年代以來,聚晶復合片的誕生促進了金剛石在鉆探工具領域的應用,金剛石鉆頭得到了迅速的推廣。20世紀90年代以來,全世界地質和石油鉆頭鉆探總量中,金剛石鉆頭的工作量已占70%。
表1 金剛石鉆頭在不同巖層中的應用優勢
巖層 |
應用優勢 |
石灰巖地層 |
比鋼砂鉆鉆進效率提高50%以上 |
砂巖地層 |
比鋼砂鉆鉆進效率提高60%以上,相對成本降低約40% |
8~9 級混合巖和石英砂巖 |
鋼粒鉆進若為0.9m 和1.3m,金剛石鉆進則為1.9m 和1.95m |
特別堅硬的10 級巖石 |
鋼粒鉆進速率為0.2~0.26m/h,而用金剛石鉆進時可達1~2.2m/h |
金剛石鉆頭與傳統的硬質合金鉆頭相比較有著絕對的優勢:
1.鉆井總成本比使用硬質合金鉆頭明顯降低,一般降低30%~40%;
2.能鉆進傳統鉆頭難以鉆進的最硬的巖層;
3.鉆進速度快:在鉆進堅硬致密的巖石時更為明顯,例如鉆進特別堅硬的10級巖石,小口徑金剛石鉆進可達1~2m/h,而鋼粒鉆只有0.2~0.3m/h。
圖3 金剛石復合片鉆頭
根據《河南省超硬材料及制品區域特色高技術產業鏈總體方案》,2006 年我國石油地質鉆頭消耗量達30 億元,石油產量與消耗得石油地質鉆頭量近似成正比(當然,考慮到不同地層對鉆頭的消耗不同,兩者并非絕對的正比關系,此處做近似處理)。由此預測,2012、2013 年世界范圍內,石油開采的單井產量逐年下降,也就是說噸原油所消耗的鉆頭數量逐年上升,石油鉆頭市場的增長在5%左右。
不斷優化的海洋產業結構,提高了我國海洋產業的國際競爭力。我國自主建造的、具有世界先進技術水平的鉆井平臺、物探船舶、鋪管船舶等相繼投入使用;2010年海洋油氣產量首次超過5000萬噸油當量,真正跨入了海洋油氣生產大國的行列。