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1、文献综述第一章 埕岛油田海底地质及环境特征埕岛油田是胜利油田的海上油田勘探开发区,它位于118 40119 00 E ,38 07 38 18 N ,属渤海湾南部的极浅海海域,是世界上海洋工程环境最复杂的区域之一。该油田位于渤海湾南部与莱州湾西北部之间的浅海海域, 水深215m; 南距海岸线约5km, 与陆上的桩西油田相邻; 西北距海上的埕北油田35km; 东距BZ25-1 含油构造高点20km。它是胜利石油管理局的主要海上产油区。该油田位于现代黄河三角洲北部,地处1964- 1976 年黄河行水入海口( 老黄河口) 附近。目前已探明石油地质储量3.1 亿t , 投产油井189 口, 并建成了

2、年产200 万t 的原油生产能力。该产油区开发已初具规模, 陆续建成投产了50 个井组平台, 建起了51. 3 km 长的海底输油管线和64. 1 km长的海底电缆, 产油量1993 年为10 万t , 预计将达到200 万t。目前已累计生产原油达660 多万t , 实现了从陆地到海洋石油开发的跨越, 成为我国第一个浅海大油田。1.1 埕岛海域地理位置 埕岛海域位于山东省东营市河口区渤海湾南部浅海水域，水深范围为2-18m（图11），该海域具有海岸线曲折复杂、地形平缓、潮间带宽广的特点。19641976年期间，黄河曾由刁口流路在埕岛地区注入渤海，河口曾发生三次变动，形成了快速向海延伸的3个亚三

3、角洲叶瓣，由于形成三角洲的速率较快，因此该三角洲的堆积体含水率极高、地层结构十分复杂。1976年黄河行水流路自刁口流路改道清水沟以来，本区黄河泥沙来源断绝，加上埕岛地区处于黄河三角洲东北角，是波浪、潮流等海洋水动力最强的海域，易于发生大量的岸坡沉积物块体运动，使该海区地质灾害十分地频繁。图 1-1 埕岛海域地理位置图1.2 埕岛海域水深及地形特征 埕岛海域海底地形总体上由SW 向NE 方向倾斜。根据海底水深及地形特征, 由岸向海可划分为5 个区: 岸边区、极浅水区、浅水区、复杂地形区及深水区。1.2.1 岸边区埕岛海域的海岸属黄河三角洲侵蚀后退海岸, 是海流与波浪作用的集中区。这种作用在该区易

4、导致海岸出现挖空现象, 突出海岸表现的更加明显。另外, 在海岸附近, 由于海流的冲刷作用, 在海底往往形成一条平行于堤坝的水下冲沟。例如: 1996 年12 月份在调查老九井海底管线登陆点附近发现, 防护坝已有掏空, 掏空处位于坝前端高潮线附近, 上下范围约50cm, 纵深为50cm 左右, 水平范围约2m。掏空处底部基石已明显松散且与坝体脱离( 图1) 。在调查中还发现有一条水深1. 6m, 宽10. 0m 左右的水下冲沟, 在距岸边40m左右有一条宽30m, 水深2. 0m 左右的海底洼地。1.2.2 极浅水区和浅水区在水深5. 0m 等值线附近, 海底坡度较大, 地形特征为一陡坡。由该陡

5、坡可将该海域分为极浅水区和浅水区两部分。极浅水区海底地形非常平坦, 浅水区海底地形高低不平,起伏变化较为明显, 海底地形坡度较大, 埕岛油田的油水井皆位于该区。在靠近水深5. 0m等值线的深水区域附近, 发现一水深异常点, 水深值4. 5m, 为一近平行岸边的水下突起。1.2.3 复杂地形区在CB20A 井位以北, 有一东西长约2. 2km 的起伏复杂地形区, 呈东西方向分布且东宽西窄。东侧南北宽约600m, 西侧南北宽200m, 面积约0. 92km2。其周围均为陡坡, 高差23m, 陡坡下缘地形平坦, 水深在10m 左右。该区丘台林立、沟谷纵横, 大小不一, 形态各异。特点是沟窄而深, 台

6、陡而高, 甚至出现沟套沟、台叠台复杂多变的沟谷系统和次一级的岗丘或高台体系。台部最浅水深4. 5m, 沟底最深水深12m。从测深记录纸上也可以看出, 凸起的地形有的呈塔状, 有的呈烟囱状, 有的呈锥状, 高差在3. 56. 5m 之间; 凹陷的沟谷, 谷地都不太宽, 有的较平, 主要呈锲形。1.2.4 深水区以15. 0m 等深线为界, 深于15. 0m 的海底地形为坡度平缓的区域。1.3 埕岛海域气象特征 黄河三角洲和渤海均属温带气候，四季分明。其气候影响系统主要为温带系统（如寒潮、冷空气、气旋等），其次为热带系统（如夏季的台风）。该海区冬季多偏北向风，夏季多偏南向风。1.3.1 气候特征黄

7、河三角洲附近海域冬季主要受寒潮、冷空气影响，其影响前期一般由气旋或低压倒槽引导，影响时海洋天气现象表现为降雪、大风、大浪、降温、海面结冰；春、秋季节主要为气旋引导冷空气影响，其海洋天气现象主要为降水、大风、大浪和风暴潮；夏季主要为气旋或热带气旋（热带风暴、强热带风暴、台风的统称）影响，海洋天气现象主要为雷暴、降水、大风、大浪，尤其是热带气旋影响时的大风、大浪和风暴潮，对堤坝、房屋有极强的破坏性。 直接进入渤海的热带气旋平均约4.5年一次，热带气旋系统对渤海海域的影响主要发生在79月间，外围影响本海域且影响较重的热带气旋平均约3.5年一次，两者平均约2.5年一次 。1.3.2 气温 黄河三角洲海

8、域年平均气温11.7，夏季最高曾达39.6，冬季最低曾达-18.8。月平均和月最低平均都出现在1月份（分别为-3.5和-6.3），最高分别出现在8和7月份（分别为25.9和28.8）（见表1-1）。 1.3.3 风本海域处于中纬度季风气候区，大气环流受W风带和贝加尔湖低压系统影响，冬季盛行偏N风，夏季盛行偏S风。本海区年平均以S风出现频率最高，频率为10.81%，ENE风次之，频率为7.32%，N风出现频率最低为3.94%（表12）。年平均风速为5.3m/s。月平均风速以11月份最大为6.1m/s，其中NNE风平均风速最大为9.24m/s，NNW风次之，为8.89m/s，7月平均风速最小，为4

9、.4m/s，本月常风向S风的平均风速为4.9m/s，次之为E风，平均风速为4.78m/s。从全年来看该海区年平均风速最大风向为NE和ENE向风，其风速值为6.45m/s和6.39m/s，SW向风速最小，为3.64m/s（表13）。本海区各月都有6级以上的大风出现，4月、11月份大风日数最多，分别为14.2天和14.5天。7月、9月大于6级的大风日数较少，分别为8.6天和9.3天，其他各月均在10天以上。大于6级的大风日数年均为137.5天，8级以上大风日数年均为15.7天，出现频率为0.36%。强风向为NW、NNW、NNE、NE、及ENE五个方位，以秋、冬季多见，其中10月、11月至翌年1月、

10、2月份大于8级以上大风日数年均分别为2.3、2.0、2.1和1.8天，春季的4月份大风日数也较多，平均为1.6天。夏季6、7月份大风日数最少，平均为0.7天。1.4 埕岛油田水文特征1.4.1 潮汐 埕岛海域潮汐是不规则半日潮。潮流是SEENWW向往复流，对海底冲刷产生重要影响，另外，该海域存在无潮点。众所周知，无潮点附近的海流强于其它地方，该海区海底实测最大流速为0.61m/s。 关于黄河三角洲海域的潮汐，除黄河海港有三年（19861988年）的潮汐观测资料外，其余的都是一些单位进行过短期的观测（最长仅一个月）。国家海洋局第一海洋研究所于1999年至2000年在埕岛中心一号平台附近获得一整年

11、的潮汐观测资料，现根据这些观测资料对埕岛海域潮汐特征做如下分析：1.4.1.1 潮汐现象 半日潮波在渤海有两个潮波系统，一个在北，其无潮点位于秦皇岛外，一个在南，其无潮点位于黄河海港外，而在渤海海峡有一日潮无潮点。强蚀岸段海区的潮汐动力处于黄河海港外半日潮无潮点的控制下，并处于日潮波的波腹地带，并在当地的自然环境等综合影响下，产生复杂的潮汐变化。根据实测资料分析埕岛海域的潮汐性质一年中呈规律性变化，6月、7月及12月、1月，本海域呈现不正规日潮的潮汐性质，其它月份则为不正规日潮的潮汐性质。6、7、12、1月份中，一月有25天左右的时间一天出现一次高潮和一次低潮，在其它月份一月中只有18天左右的

12、时间一天出现一次高潮和一次低潮，其余时间为一天出现二次高潮和二次低潮。一天中两次高潮的高度和两次低潮的高度显著不等，即本海域的潮汐日不等现象显著。1.4.1.2 潮差埕岛海域的平均潮差差异较大，如月平均潮差，年平均潮差，多年平均潮差都有较大的差别。表14给出了观测期间的潮差值。从表中可以看出，一年中6月和12月份的平均潮差值较大，符合不正规日潮。在夏至、冬至前后出现最大潮差。最大潮差的原因不但受天文因子的制约，而且受气象因子影响。1.4.2 水位 观测期间各月的平均水位列于表1-5，可以看出，平均水位变化呈峰状，峰值出现在8月份，谷值在2月和12月份，季节变化明显。这样显著的季节变化，除天文因

13、素的作用外，气象因子也起重要作用。如季风引起的增减水效应，海水密度变化等都是造成平均水位季节变化的重要原因。根据实测资料统计各月最高（低）水位，并列成表1-6。由表可知，埕岛海域最高水位高出平均水位约1.7m，最低水位低于平均水位约1.7m左右。因而了解掌握该海区的极值水位，对于海上作业、海上建筑、航运事业都具有重要意义。极值水位并非单一天文潮所造成，产生的原因较复杂，它与异常天气、海区形状、地理位置、自然环境和假潮等有密切关系，是一个随机量。强蚀岸段海域的极值高、低水位主要是风和天文因素共同作用所决定。1.4.3 波浪 埕岛位于黄河三角洲海域，东与莱州湾毗邻，北连渤海湾，渤海是一个较封闭的内

14、海，外海的波浪不易传入，因此该海域的海浪主要是渤海当地风生成的波浪，它具有生成快，消失也快，波浪周期10s以上的浪很少出现。另外，受渤海海上风场规律所制约，波浪具有明显的季节变化和年际变化。从波向看，冬季盛行偏北向浪，夏季盛行偏北向浪，4月及10月为过渡季节，4月浪多偏东，10月多偏西。强浪向为NNENENEE向，大浪主要出现在冬季。一般天气，波浪不超过1.5m，大的寒潮波高一般3m以上。1984年11月17日在水深7m处实测最大波高为5.8m，周期9.0秒，ENE向；1984年9月1日在水深12m处实测最大波高为5.3m，周期8.0秒，NE向，皆为寒潮大风形成。1.4.3.1 波浪状况春季是

15、季风交替的季节，因而偏北向浪和偏南向浪都出现，但偏北向浪频率（56.2%）仍高于偏南向浪（31.7%）。夏季本海域盛行SE风，相应波向也是SE向占优势，其出现频率为13%，其次是ESE向，出现频率为10.6%。秋季则是由S向浪向N向转变的季节，偏N向浪频率（51.9%）较偏S向浪的频率（38.8%）明显增大，由于冷空气出现的次数及强度的增加，偏N向浪逐渐增多，其中ENE向浪出现频率最高，达10.1%，NE向次之，出现频率为7.8%。埕岛海域三个季节代表月中波浪总和以NE方向浪出现频率最高（10.3%），为常浪向，其次是SE向，再现频率为8.1%。通过统计春、夏、秋各季及三个季节不同波向各波级的

16、出现频率，本海域的强浪向是NE向，波浪平均周期最大为8.2s，相应的波向是NE向，全年以2s4s的周期频率最高。1.4.3.2 大浪过程在观测期间测量到两次较大的大浪过程，一次是出现在1986年10月2122日最大波高为5.2m的大浪过程，另一次是出现在1986年5月78日最大波高为4.6m的大浪过程。从这两次大浪过程来看，Hmax=5.2m的这次大浪发生在秋季，它是由强冷空气过程过境所致。它的波要素的变化大波高（Hmax）为5.2m，相应的H1/10=3.1m，平均周期是8.0s，波向是NE。Hmax=4.6m的这次大浪过程出现在春季，也是一个强冷空气过境形成的，它的波要素变化是最大波高（Hmax）为4.6m，相应的H1/10=3.0m，平均周期为5.8s，波