深水海洋环境及其对作业的影响

1、深水项目组 赵 德2013.11.21Y一、前言Y二、深水的定义及挑战Y三、典型的深水海洋环境及其影响 海流 台风Y四、总结深水的定义深水的定义据2002年在巴西召开的世界石油大会，油气勘探开发通常按水深加以区别：水深400m以内为常规水深，400m-1500m为深水，超过1500m为超深水。 目前通行深水的定义是以大陆架边缘为界限，因为只要越过大陆架，典型的深水问题就会出现。SHELFSLOPE中国南海的严格意义深水边界应该定义在中国南海的严格意义深水边界应该定义在300m左右左右平台定位能力挑战平台定位能力挑战平台定位能力挑战平台定位能力挑战动力定位平台定位能力受动力定位平台定位能力受海洋

2、环境挑战更大。海洋环境挑战更大。平台定位能力挑战平台定位能力挑战上部球接头角度上部球接头角度伸缩节长度伸缩节长度月池防碰撞月池防碰撞下部球接头角度下部球接头角度井口稳定性井口稳定性平台最大漂移量平台最大漂移量137m第一处受损点第一处受损点（内部）（内部）第二处受损点第二处受损点（内部）（内部）第一处受损点第一处受损点（外部）（外部）受损逃生梯受损逃生梯第二处受损点第二处受损点（外部）（外部）隔水管安全性挑战隔水管安全性挑战海流的分类海流的分类重现期重现期 (year)15102550100200波浪波浪Hs(m)4.95.86.36.97.27.57.9Hmax(m)8.410.010.81

3、1.812.413.013.5Tp(s)10.611.411.812.212.512.712.9海流海流(cm/s)近表层近表层8692959810110310525m828891959799100247m61646668697172411m39404141424243576m38393940404141740m36373838393939904m363737383839391069m353637383838391233m353637373838391398m35363737383838离底离底1m23242525262626LW6-1浪、流极值条件浪、流极值条件 洋流洋流分分类类成因成因暖流

4、暖流寒流寒流风海流风海流密度流密度流补偿流补偿流性质性质2月月8月月中国海域中国海域 表层流分布表层流分布在我国台湾的东面，黑潮的流宽达280公里，厚500米，流速1节1.5节；入东海后，流宽减少至150公里，速度却加快到2.5节，厚度也增加到600米。黑潮流得最快的地方是在日本潮岬外海，一般流速可达到4节，最大流速可达6节7节。1月月7月月1月北半球季风受陆月北半球季风受陆地高压影响，从陆地地高压影响，从陆地吹向海洋。吹向海洋。7月北半球季风受海月北半球季风受海洋高压影响，从海洋洋高压影响，从海洋吹向陆地。吹向陆地。2月月8月月中国海域中国海域 表层流分布表层流分布墨西哥湾环流墨西哥湾环流L

5、oop Current环流在佛罗里达出口处宽约6080公里，深度达800米，出口后加宽到150公里，最大流速3-4节。 南海北部海域常年频繁出现内波，南海北部海域常年频繁出现内波，其中，荔湾和流花区块就是受孤立内波其中，荔湾和流花区块就是受孤立内波影响很大的区域。影响很大的区域。南海北部孤立内波特征南海北部孤立内波特征南中国海及周边海域孤立内波南中国海及周边海域孤立内波981孤立波孤立波 监测记录监测记录孤立波孤立波一个奇特的水波一个奇特的水波 约约170年前，苏格兰海军工程师罗素年前，苏格兰海军工程师罗素 (J.Scott Russell)在一次偶然中观察到一在一次偶然中观察到一种奇特的水波

6、。种奇特的水波。 1844年，他的报告：年，他的报告：“我看到两匹骏马拉着一条船沿运河迅速前进。当船突我看到两匹骏马拉着一条船沿运河迅速前进。当船突然停止时，随船一起运动的船头处的水堆并没有停止下来。它激烈地在船头翻动起然停止时，随船一起运动的船头处的水堆并没有停止下来。它激烈地在船头翻动起来，随即突然离开船头，并以巨大的速度向前推进。来，随即突然离开船头，并以巨大的速度向前推进。 一个轮廓清晰又光滑的水堆，犹如一个大鼓包，沿着运河一直向前推进在行进一个轮廓清晰又光滑的水堆，犹如一个大鼓包，沿着运河一直向前推进在行进过程中其形状与速度没有明显变化。过程中其形状与速度没有明显变化。 我骑马跟踪注

7、视，发现它保持着起始时约我骑马跟踪注视，发现它保持着起始时约 30 英尺长，英尺长，1-1.5 英尺高的浪头，约以英尺高的浪头，约以每小时每小时8-9英里的速度前进后来，在运河的拐弯处消失了英里的速度前进后来，在运河的拐弯处消失了”。 罗素称之为罗素称之为 孤立波孤立波 - Solitary wave。计算发现，两个在空间传播的孤立波具有计算发现，两个在空间传播的孤立波具有碰撞碰撞特性，说明：特性，说明： (1)孤立波非常的稳定；孤立波非常的稳定；(2)象一个物质粒子。象一个物质粒子。人们将具有碰撞特性孤立波称为人们将具有碰撞特性孤立波称为“孤立子孤立子- soliton”，简称，简称“孤子孤

8、子”。孤立孤立子是由子是由非线性场所激发的、能量不弥散的、形态上稳定非线性场所激发的、能量不弥散的、形态上稳定的准粒子的准粒子。密度分界面密度分界面孤立波水质孤立波水质点运动形式点运动形式CA扭力矩扭力矩孤立波破坏作用：孤立波破坏作用：可以扭断隔水管可以扭断隔水管3436孤立内波监测u海洋二所内波流监测仪器：提前2-8小时预报内波流经过的方向及强度，监测到内波流后，对平台进行预警，提前将平台艏向对准内波流方向，根据流速调节推进器功率；u内波流监测浮标两个，分别位于距平台7海里和14海里；平台配备雷达来探测孤立波踪迹（右图）卫星拍摄孤立波（下图）根据现场目测波形、来波方根据现场目测波形、来波方向

9、及发生时间规律判断，本向及发生时间规律判断，本次冲击波为孤立波。次冲击波为孤立波。平台采用了如下措施提高平台孤立內波监测和应对能力：平台采用了如下措施提高平台孤立內波监测和应对能力：卫星俯拍的台风卫星俯拍的台风“顶部顶部”云图云图拍摄到的台风边缘云体拍摄到的台风边缘云体0608号超强台风号超强台风“桑美桑美”的卫星云图的卫星云图 从热带低压到超强台风，不同发展阶段的热带气旋其云层伸展的高度从热带低压到超强台风，不同发展阶段的热带气旋其云层伸展的高度不同。在用引导气流图分析热带气的移动方向时，所适用的引导气流图的层不同。在用引导气流图分析热带气的移动方向时，所适用的引导气流图的层次也有所不同。次

10、也有所不同。有利于热带气旋生成和发展的条件：Y首先要有足够广阔的热带洋面首先要有足够广阔的热带洋面，这个洋面不仅要求海水表面温度要高于26.5，而且在60米深的一层海水里，水温都要超过这个数值。；Y初始扰动的存在（原始涡旋），初始扰动的存在（原始涡旋），在台风形成之前预先要有一个弱的热带涡旋存在。我们知道，任何一部机器的运转，都要消耗能量，这就要有能量来源；有利于热带气旋生成和发展的条件：Y一定的地转偏向力的作用一定的地转偏向力的作用，一般在纬度5-20度之间，因为赤道的地转偏向力为零，而向两极逐渐增大，故台风发生地点大约离开赤道5个纬度以上；Y风的垂直切变要小风的垂直切变要小，即高层风和低层风的风速、风向的差别要小，在20N以北地区，气候条件发生了变化，主要是高层风很大，不利于高层增暖，台风不易出现。49HYSY981作业遭遇的台风作业遭遇的台风以中国南海为例，台风的右