2025年大學《海洋技術》專業(yè)題庫——海底資源勘探與開發(fā)技術在深海氣田中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪種地質(zhì)構造通常被認為是深水油氣藏的主要儲集體？（）A.深海海山B.濱海三角洲C.裂谷盆地D.大陸架斜坡2.在深海高分辨率地震勘探中，相比常規(guī)空氣槍，水射流震源的主要優(yōu)勢在于？（）A.振幅更大B.頻率更高C.對淺層反射更有效D.抗風浪能力更強3.深水鉆井中，用于平衡井底壓力并允許井內(nèi)流體循環(huán)的關鍵設備是？（）A.螺旋鉆桿B.水下防噴器組C.鉆井泵D.方鉆桿4.適用于水深較大、海況較惡劣區(qū)域的海底油氣田開發(fā)平臺類型是？（）A.岸上鉆井平臺B.導管架平臺C.張力腿平臺D.帆船式平臺5.水下生產(chǎn)系統(tǒng)（FPS）的核心功能不包括？（）A.油氣水分離與處理B.油氣儲存與外輸C.深海潛水員支持D.井口裝置的安裝與維護6.在深水海底管道鋪設中，用于將管道從管道鋪設船輸送到海底的設備是？（）A.鉆井船的絞車B.水下機器人（ROV）C.管道鋪設機（Slayter）D.水下焊接機器人7.深海環(huán)境對油氣鉆完井作業(yè)的主要挑戰(zhàn)不包括？（）A.高溫和高壓B.材料腐蝕性強C.井壁穩(wěn)定差D.地震勘探噪聲干擾8.能夠自主航行、執(zhí)行水下任務，并在深海油氣開發(fā)中用于設備安裝、維護和檢測的裝備是？（）A.海底電纜B.水下生產(chǎn)系統(tǒng)（FPS）C.水下機器人（ROV/AUV）D.海底地震儀9.為了應對深海高壓環(huán)境，深海油氣開采設備在材料選擇上通常優(yōu)先考慮？（）A.輕質(zhì)高強合金B(yǎng).塑料復合材料C.有機玻璃D.陶瓷材料10.深海油氣田開發(fā)項目進行環(huán)境影響評估的主要目的是？（）A.確保工程按期完工B.最大程度地降低對海洋環(huán)境的負面影響C.提高設備的開采效率D.滿足政府審批要求二、填空題（每空1分，共15分。請將正確答案填在題中的橫線上）1.深海油氣勘探中，利用人工聲源激發(fā)地震波，并通過水聽器（或檢波器）接收反射波的方法稱為______法。2.在深水鉆井中，用于連接鉆井船與水下井口裝置的柔性管道是______。3.張力腿平臺（TLP）通過設置在海底的______將平臺主體支撐在水中，實現(xiàn)與水面的相對固定。4.水下生產(chǎn)系統(tǒng)（FPS）通常包含油氣處理、______、儲存和外輸?shù)裙δ軉卧?.為了應對深海低溫和高壓，用于深海作業(yè)的鋼材通常需要進行______處理以提高其韌性和抗脆斷能力。6.水下機器人（ROV）通常由水面母船通過______進行控制和水下作業(yè)。7.深海海底管道的鋪設方法主要包括懸鏈式鋪設、______鋪設和混合式鋪設三種。8.深海油氣開發(fā)作業(yè)面臨著高壓、低溫、腐蝕、______等多種嚴峻的環(huán)境挑戰(zhàn)。9.深水鉆井液除了提供靜水壓力平衡地層壓力外，還起到______、冷卻和潤滑鉆頭的作用。10.國際海事組織（IMO）和各國政府制定的關于海上油氣勘探開發(fā)活動的法規(guī)和標準，是深海油氣開發(fā)必須遵守的______。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述常用于深水環(huán)境的兩種地震勘探方法（如MCS和OBS）的基本原理和主要區(qū)別。2.深水鉆井與淺水鉆井相比，在鉆井技術和設備方面主要有哪些不同和挑戰(zhàn)？3.簡述水下生產(chǎn)系統(tǒng)（FPS）的主要組成部分及其功能。4.在深海油氣田開發(fā)中，水下機器人（ROV）主要可以承擔哪些作業(yè)任務？四、論述題（每題10分，共20分）1.論述深海高壓、低溫、高腐蝕性環(huán)境對深海油氣勘探開發(fā)技術選擇和工程實施帶來的主要挑戰(zhàn)，并簡述相應的技術應對措施。2.選擇一種具體的深海油氣田開發(fā)平臺類型（如TLP或FPSO），分析其結構特點、適用條件、主要優(yōu)缺點以及關鍵技術問題。五、案例分析題（15分）假設發(fā)現(xiàn)一個位于水深3000米、離岸距離150海里的深海壙陷，地質(zhì)資料初步顯示可能存在商業(yè)性規(guī)模的天然氣藏。請簡要分析在該區(qū)域進行油氣勘探和開發(fā)所面臨的主要工程挑戰(zhàn)（至少列舉三點），并針對其中一個主要挑戰(zhàn)，提出可能的解決方案或應對策略。試卷答案一、選擇題1.C解析思路：裂谷盆地是深水油氣藏的重要形成場所，其拉張環(huán)境有利于形成有效的儲集層和圈閉。2.C解析思路：水射流震源利用水下可控的射流產(chǎn)生寬頻帶、高信噪比的地震信號，尤其對于淺層反射和復雜界面成像效果更好。3.B解析思路：水下防噴器組是深水鉆井的“安全閥”，在井控事故中用于關閉井口，防止井噴，是平衡井底壓力的關鍵應急設備。4.C解析思路：張力腿平臺具有適應水深大、海況惡劣、離岸較遠的特點，通過張力腿與海底的連接提供支撐。5.D解析思路：水下生產(chǎn)系統(tǒng)（FPS）主要功能是處理、儲存和輸送油氣，以及處理生產(chǎn)水。潛水員支持通常是獨立的支援系統(tǒng)，而非FPS核心功能。6.C解析思路：管道鋪設機（Slayter）是專門用于將卷狀管道從鋪設船放出到海底并使其平鋪的設備。7.A解析思路：深海環(huán)境的主要挑戰(zhàn)是低溫、高壓、強腐蝕和地質(zhì)災害風險。高溫（相對于常溫而言）不是最顯著或主要的挑戰(zhàn)之一。8.C解析思路：ROV/AUV是能夠在水下自主或遙控執(zhí)行任務的裝備，廣泛應用于深海資源勘探、開發(fā)和維護。9.A解析思路：深海設備需承受巨大靜水壓力，且環(huán)境低溫、腐蝕性強，因此選用輕質(zhì)高強合金（如鈦合金、鎳基合金）是最佳選擇。10.B解析思路：環(huán)境影響評估的核心目的是全面識別、預測和評估開發(fā)活動可能對海洋環(huán)境造成的影響，并提出減緩措施，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。二、填空題1.地震解析思路：利用人工聲源激發(fā)地震波，通過水聽器接收反射波是地震勘探的基本方法。2.水下井口解析思路：水下井口是連接鉆井船與海底儲層、實現(xiàn)油氣上行的關鍵樞紐，其與鉆井船之間的連接管道即為水下井口。3.張力腿解析思路：TLP的獨特結構是通過海底錨點上的張力腿來固定平臺，使其在波浪和海流作用下保持相對穩(wěn)定。4.儲存解析思路：儲存是FPS的核心功能之一，包括原油、天然氣和產(chǎn)水的儲存，以平衡生產(chǎn)與外輸之間的時間差。5.噴丸/拋丸解析思路：噴丸或拋丸處理（ShotPeening）是一種表面強化工藝，通過高速彈丸沖擊表面，產(chǎn)生壓應力，提高材料的疲勞壽命和抗脆斷能力，適應深?？量汰h(huán)境。6.水下臍帶解析思路：水下臍帶纜是連接ROV/AUV與水面支持船（母船）的柔性管道，傳輸電力、控制信號和視頻圖像。7.懸鏈式解析思路：深海管道鋪設的三種主要方法是懸鏈式鋪設、水射流鋪設和混合式鋪設。8.海底地質(zhì)災害解析思路：除了高壓、低溫、腐蝕，深海開發(fā)還必須面對海底滑坡、斷裂等地質(zhì)災害的潛在風險。9.懸浮解析思路：鉆井液在井筒內(nèi)形成液柱，依靠其密度產(chǎn)生靜水壓力，平衡地層壓力，同時起到懸浮鉆屑、冷卻鉆頭、潤滑井壁等作用。10.法律法規(guī)解析思路：國際組織和各國政府制定的相關法規(guī)和標準，為深海油氣開發(fā)提供了必須遵守的法律框架和操作規(guī)范。三、簡答題1.簡述常用于深水環(huán)境的兩種地震勘探方法（如MCS和OBS）的基本原理和主要區(qū)別。解析思路：MCS（多分量地震）利用垂直和水平震源（如空氣槍和水射流）同時激發(fā)P波和S波（包括橫波和轉(zhuǎn)換波），通過接收和分離這些波來獲取更豐富的地質(zhì)信息，尤其有利于識別薄層、區(qū)分層位和判斷巖性。OBS（海洋可控源地震）將震源和檢波器（水聽器/檢波器）同時布放在海底，進行連續(xù)的、高密度的數(shù)據(jù)采集，具有信噪比高、覆蓋次數(shù)多、分辨率高、環(huán)境干擾小等優(yōu)點，特別適合精細勘探和復雜構造研究。主要區(qū)別在于震源和接收器布放方式（船載震源/檢波器vs.海底同時布放）、數(shù)據(jù)類型（多分量vs.通常為單分量或三分量）、環(huán)境適應性（MCS對海況要求高，OBS環(huán)境適應性強）和勘探效果（OBS分辨率和信噪比通常更高）。2.深水鉆井與淺水鉆井相比，在鉆井技術和設備方面主要有哪些不同和挑戰(zhàn)？解析思路：主要不同和挑戰(zhàn)包括：①井深大，壓力系統(tǒng)復雜，需要更高強度和韌性的鉆柱和鉆頭；②井控難度大，特別是深水高壓油氣層，防噴器（BOP）系統(tǒng)規(guī)模大、技術要求高；③鉆井液密度高，對設備泵送能力和鉆柱壽命提出更高要求，且對環(huán)空間隙要求更苛刻；④水下井口裝置（SPB）和鉆柱水力控制復雜；⑤平臺或船型大型化、專用化，成本高昂；⑥惡劣海況（風浪流）對鉆井船定位、穩(wěn)定性和作業(yè)窗口的影響更大；⑦水下作業(yè)（如下套管、固井、測井、打撈）技術要求高，依賴ROV等水下裝備。3.簡述水下生產(chǎn)系統(tǒng)（FPS）的主要組成部分及其功能。解析思路：FPS是深水油氣田開發(fā)的核心，主要組成部分及其功能包括：①井口單元（RiserPackage/SPB）：連接海底井口與水面設施，包含防噴器組、采油樹等，是油氣進入FPS的入口；②立管（Riser）：將油氣從井口單元輸送到甲板上的處理設施，可以是伸縮式或固定式；③處理模塊：對原油進行分離、脫水、脫氣，對天然氣進行處理，可能還包括水處理和氣處理單元；④儲存艙：用于儲存處理后的原油和天然氣，以平衡生產(chǎn)與外輸；⑤電力和控制系統(tǒng)：提供運行所需的電力（通常由天然氣發(fā)電或水面供應），并監(jiān)控和管理整個生產(chǎn)過程；⑥生活區(qū)（可選）：為駐守人員提供工作和生活條件。4.在深海油氣田開發(fā)中，水下機器人（ROV）主要可以承擔哪些作業(yè)任務？解析思路：ROV是深海油氣開發(fā)不可或缺的工具，主要作業(yè)任務包括：①勘探階段：海底地質(zhì)取樣、巖心采集、地貌測繪、前兆異常檢查；②鉆井作業(yè)：水下井口安裝與維護、鉆柱打撈、套管魚鉤打撈、井口裝置檢查；③完井作業(yè)：井下工具操作、生產(chǎn)管柱安裝與測試、人工舉升設備安裝；④生產(chǎn)維護：生產(chǎn)管匯檢查與維修、海底閥門操作、水處理設備維護、設備清洗、泄漏檢測與維修；⑤水下結構檢查：對平臺、FPS、管道、電纜等水下結構進行定期或應急檢查，評估其狀況；⑥應急響應：協(xié)助處理井噴、結構故障等緊急情況。四、論述題1.論述深海高壓、低溫、高腐蝕性環(huán)境對深海油氣勘探開發(fā)技術選擇和工程實施帶來的主要挑戰(zhàn)，并簡述相應的技術應對措施。解析思路：挑戰(zhàn)與應對措施論述應涵蓋以下幾個方面：*高壓挑戰(zhàn)：主要影響設備材料選擇、結構設計、密封技術和作業(yè)安全。應對措施：選用鈦合金、鎳基合金等耐高壓材料；采用高強度鋼材和先進的結構分析設計；開發(fā)高性能耐壓密封件和設備；嚴格進行壓力測試和井控操作。*低溫挑戰(zhàn)：主要影響材料的低溫脆性、流體的流動性（蠟析、水合物）、設備的潤滑和儀表精度。應對措施：選用低溫韌性好的材料；采用加熱系統(tǒng)防止管線和設備凍結；使用抗低溫潤滑劑；對電子設備進行溫控設計。*高腐蝕性挑戰(zhàn)：主要由海水、油氣組分、H?S等引起，對設備、管道、結構造成嚴重腐蝕。應對措施：選用耐腐蝕材料（如不銹鋼、鈦合金）；采用涂層、陰極保護等防腐蝕技術；進行定期檢測與維護；優(yōu)化流程設計減少腐蝕介質(zhì)接觸。*綜合挑戰(zhàn)：高壓、低溫、腐蝕性往往同時存在，加劇了材料選擇和設計的難度，增加了維護頻率和成本。應對措施：進行綜合的材料選擇和耐久性評估；發(fā)展智能化監(jiān)測技術，實時監(jiān)控設備狀態(tài)；加強全生命周期管理和維護策略。2.選擇一種具體的深海油氣田開發(fā)平臺類型（如TLP或FPSO），分析其結構特點、適用條件、主要優(yōu)缺點以及關鍵技術問題。解析思路：以張力腿平臺（TLP）為例進行分析：*結構特點：由主體甲板、立管、錨泊系統(tǒng)（張力腿）和海底基礎組成。主體甲板通過立管與水面設施連接，立管將平臺重量傳遞到海底的張力腿上，張力腿再將平臺拉向海底錨點，形成穩(wěn)定結構。*適用條件：水深較大（通常幾百米至幾千米）、離岸距離適中、海況較惡劣、地質(zhì)條件相對穩(wěn)定、儲量規(guī)模中等偏大的油氣田。*主要優(yōu)點：具有良好的動態(tài)穩(wěn)定性，可承受較大風浪；平臺高度較低，可減少波浪載荷；建設周期相對較短；對水深變化適應性強。*主要缺點：對水深有一定限制（過深錨泊系統(tǒng)復雜）；對海底地質(zhì)條件要求較高（需有足夠錨固力）；安裝和回收錨泊系統(tǒng)較為復雜；生產(chǎn)能力受甲板面積限制。*關鍵技術問題：張力腿的設計與受力分析（承受巨大拉力和波浪沖擊）；錨泊系統(tǒng)的設計與回收技術；立管的疲勞壽命與水動力分析；平臺的動態(tài)分析與控制系統(tǒng)；深水高強鋼材的應用與制造。五、案例分析題假設發(fā)現(xiàn)一個位于水深3000米、離岸距離150海里的深海壙陷，地質(zhì)資料初步顯示可能存在商業(yè)性規(guī)模的天然氣藏。請簡要分析在該區(qū)域進行油氣勘探和開發(fā)所面臨的主要工程挑戰(zhàn)（至少列舉三點），并針對其中一個主要挑戰(zhàn)，提出可能的解決方案或應對策略。解析思路：*主要工程挑戰(zhàn)分析（至少三點）：1.深水高壓環(huán)境挑戰(zhàn)：水深3000米意味著巨大的靜水壓力，對鉆井、完井、儲輸、平臺結構等所有設備、材料和工程環(huán)節(jié)都提出極高的耐壓要求，增加了材料成本、設計難度和作業(yè)風險。2.惡劣海洋環(huán)境挑戰(zhàn)：離岸150海里通常意味著更惡劣的風、浪、流條件，對鉆井船的定位和作業(yè)窗口要求極高，增加了鉆井難度和成本，對平臺或浮式結構的生存能力提出嚴峻