20世纪90年代以来,我国海洋经济以两位数的年增长率快速发展。活动范围多方向扩展,经济总量迅速增加,增长速度快于全国国民经济增长及一直处于领跑地位的沿海发达地区经济的增长,海洋产业发展速度快于行业整体产业的发展。2006年海洋产业增加值为8286亿元,相当于全国GDP的4%,2011年海洋生产总值达4.56万亿元,相比2001年的0.93万亿元,增长了约4倍,海洋产业对国民经济的贡献越来越大。
图1 2011年我国海洋产业增加值(亿元)及占海洋生产总值的比重
与海洋高技术研究开发同步发展起来的是高投入、高产出、高风险、高科技含量的海洋高技术产业,海洋高技术的迅猛发展引发带动了海洋产业群的扩展壮大。海洋高技术主要包括海洋油气勘探开发技术及其产业、海洋监测技术及海洋仪器制造业等。随着我国把海洋高技术做为第八个高技术研究开发计划(863计划),海洋高技术产业年产值逐渐攀升。
图2 繁忙的海洋码头
有专家指出,21世纪是海洋世纪,怎样能够合理有效的开发海洋资源已成为全球各个国家和地区的发展战略,尤其是对于海岸线总长位居世界第四的我国来说,合理开发利用这宝贵的财富显得尤为重要。在能源日益匮乏的今天,海洋开发的重点又很自然的转到了石油的勘探开采上面。目前,全球海上石油的探明储量为200亿吨以上,天然气储量80万亿立方米。超过100个国家和地区从事海上石油勘探与开发,年投入开发的经费达850亿美元。2000年海上石油产量约13亿吨,占世界油气总产量40%,产值约3000亿美元。据权威分析,21世纪中叶海洋油气产量将超过陆地油气产量。
随着20世纪70年代以来,聚晶复合片的诞生促进了金刚石在钻探工具领域的应用,金刚石钻头得到了迅速的推广。20世纪90年代以来,全世界地质和石油钻头钻探总量中,金刚石钻头的工作量已占70%。
表1 金刚石钻头在不同岩层中的应用优势
岩层 |
应用优势 |
石灰岩地层 |
比钢砂钻钻进效率提高50%以上 |
砂岩地层 |
比钢砂钻钻进效率提高60%以上,相对成本降低约40% |
8~9 级混合岩和石英砂岩 |
钢粒钻进若为0.9m 和1.3m,金刚石钻进则为1.9m 和1.95m |
特别坚硬的10 级岩石 |
钢粒钻进速率为0.2~0.26m/h,而用金刚石钻进时可达1~2.2m/h |
金刚石钻头与传统的硬质合金钻头相比较有着绝对的优势:
1.钻井总成本比使用硬质合金钻头明显降低,一般降低30%~40%;
2.能钻进传统钻头难以钻进的最硬的岩层;
3.钻进速度快:在钻进坚硬致密的岩石时更为明显,例如钻进特别坚硬的10级岩石,小口径金刚石钻进可达1~2m/h,而钢粒钻只有0.2~0.3m/h。
图3 金刚石复合片钻头
根据《河南省超硬材料及制品区域特色高技术产业链总体方案》,2006 年我国石油地质钻头消耗量达30 亿元,石油产量与消耗得石油地质钻头量近似成正比(当然,考虑到不同地层对钻头的消耗不同,两者并非绝对的正比关系,此处做近似处理)。由此预测,2012、2013 年世界范围内,石油开采的单井产量逐年下降,也就是说吨原油所消耗的钻头数量逐年上升,石油钻头市场的增长在5%左右。
不断优化的海洋产业结构,提高了我国海洋产业的国际竞争力。我国自主建造的、具有世界先进技术水平的钻井平台、物探船舶、铺管船舶等相继投入使用;2010年海洋油气产量首次超过5000万吨油当量,真正跨入了海洋油气生产大国的行列。