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當(dāng)你搭乘液化天然氣出租車在城市中穿梭時(shí)，你可曾想到？有一座巨大的海上油氣加工廠佇立在波濤洶涌的南海，以重達(dá)32000噸的堅(jiān)實(shí)身軀，抵御著南海的狂風(fēng)巨浪。它最初只是為了將埋藏深海海底的天然氣喚醒，卻不經(jīng)意間成為了亞洲最大的深海油氣處理平臺(tái)，讓我們來(lái)一起了解那些不為人知的奧秘吧！

======= 故事背景 ======

記憶中的香港陽(yáng)光明媚，風(fēng)景如畫，可如今風(fēng)景真成了“畫”。

▲使用清潔能源已成為必然

天然氣作為比煤炭和石油更為清潔的能源，集中分布在我國(guó)的西北部，但經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東南沿海地區(qū)天然氣儲(chǔ)量小。為解決沿海地區(qū)天然氣供應(yīng)不足的問(wèn)題，我國(guó)開(kāi)工建設(shè)了著名的“西氣東輸”工程。

▲西氣東輸線路示意圖

該工程在一定程度上緩解了沿海地區(qū)天然氣供應(yīng)不足的局面，但考慮到運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本，越在線路的末端，其氣源成本越高。

以廣東珠海為例，目前珠海地區(qū)天然氣價(jià)格為4.9元/立方米，而處在線路中端的陜西僅為3-3.5元/立方米，兩者價(jià)格相差接近50%。（太貴辣?。?/span>

因此，就近尋找海上油氣資源是解決這一問(wèn)題的最佳途徑。

幸運(yùn)的是2006年4月在距離深圳200km的地方，成功鉆探了荔灣3-1-1井，預(yù)測(cè)天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量可達(dá)1000億立方米至1500億立方米，年產(chǎn)量可望達(dá)到50億立方米至80億立方米（什么概念？可以滿足全北京居民全年的用氣量）。

好消息接踵而來(lái)，2009和2010年，在荔灣3-1氣田東北方向，相繼鉆獲流花34-2、29-1氣田，測(cè)試獲得日產(chǎn)天然氣分別為150萬(wàn)立方米和160萬(wàn)立方米。

▲荔灣3-1及周圍已發(fā)現(xiàn)氣田位置圖

荔灣3-1區(qū)域有望成為中國(guó)最大的深海氣田，開(kāi)發(fā)后可以極大的緩解珠江三角地區(qū)能源緊缺的局面。然而，在這個(gè)區(qū)域進(jìn)行開(kāi)發(fā)，難度遠(yuǎn)超常人想象！

====== 工程和技術(shù)難度詳解 ======

挑戰(zhàn)一：開(kāi)發(fā)方案難以確定

難題：開(kāi)發(fā)荔灣3-1氣田需要跨越巨大的陡坡！

▲荔灣3-1氣田地理位置圖

荔灣3-1氣田，處于深海和淺海的交替區(qū)域。水深從200米的淺海，突然跨入海平面以下1500米的深海（陡坡對(duì)應(yīng)的落差是1300米）。油氣輸送距離超過(guò)79公里，同時(shí)跨越這么陡的坡，非常非常困難！

難題：如何兼顧經(jīng)濟(jì)效益——要照顧周邊氣田開(kāi)發(fā)

荔灣3-1氣田周圍有番禺34-1/35-1/35-2淺水氣田，流花29-1/34-2深水氣田，還有已經(jīng)在生產(chǎn)的番禺30-1和惠州21-1。因?yàn)樯詈Ｓ蜌忾_(kāi)發(fā)投資非常大（幾百億人民幣）！所以荔灣3-1的開(kāi)發(fā)方案要兼顧以上所有氣田。

▲荔灣3-1地理位置及周邊氣田分布圖

▼補(bǔ)充知識(shí)▼

深海油氣開(kāi)發(fā)，根據(jù)氣田所處水深不同，開(kāi)發(fā)方案也大有不同。一是建造海上油氣平臺(tái)；二是建造水下生產(chǎn)系統(tǒng)。

▲海洋油氣鉆采/生產(chǎn)裝置水深范圍

海上油氣平臺(tái)：

1.深水半潛式平臺(tái)

可以兼做鉆井及采油平臺(tái)。底部浮箱實(shí)現(xiàn)沉浮，因浮箱沉于較深海水中，再加上錨泊系統(tǒng)，故穩(wěn)定性好。

▲深水半潛式平臺(tái)

2.張力腿平臺(tái)（TLP）——拴在海底的氣球

張力腿式平臺(tái)的重力小于浮力，所相差的力可依靠錨索向下的拉力來(lái)補(bǔ)償，且此拉力應(yīng)大于波浪產(chǎn)生的力，使錨索上經(jīng)常有向下的拉力，起著繃緊平臺(tái)的作用。簡(jiǎn)單說(shuō)，張力腿平臺(tái)就像一個(gè)氣球，把繩子拴在海底，它就不隨便跑了。

▲張力腿平臺(tái)

3.Spar（深吃水柱桶式平臺(tái)）平臺(tái)——海洋平臺(tái)中的加長(zhǎng)悍馬

Spar的理念源自于浮標(biāo)，結(jié)構(gòu)的大部分都是浮筒。由于主體吃水很深，在深水環(huán)境中運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、安全性良好，特別適宜于深水作業(yè)。

▲三代Spar平臺(tái)

水下生產(chǎn)系統(tǒng)

水下生產(chǎn)系統(tǒng)包括油井、井口頭、采油樹(shù)、接入出油管系統(tǒng)和控制油井的操縱設(shè)備。井口頭和采油樹(shù)都在海底。對(duì)比海上平臺(tái)，水下生產(chǎn)系統(tǒng)不會(huì)受到海況和水深的影響。

▲水下生產(chǎn)系統(tǒng)

綜合考慮各種因素，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了四種方案：

方案1：水下生產(chǎn)系統(tǒng)直接外輸?shù)疥懮辖K端

▲方案一示意圖

經(jīng)過(guò)深入分析：南海海底地形復(fù)雜，氣田處于陡坡下方，有巨大的深度差，自然壓力不足以驅(qū)動(dòng)油氣越過(guò)陡坡到達(dá)陸地終端。（排除）

方案2：Spar/張力腿平臺(tái)/半潛直接外輸?shù)疥懮辖K端

▲方案二示意圖

深水浮式油氣處理平臺(tái)從設(shè)計(jì)到建成至少需要3年以上時(shí)間，滿足不了氣田盡快投產(chǎn)的需要，并且成本較高，是固定式平臺(tái)的2-3倍，且技術(shù)相對(duì)并不成熟。（排除）

方案3：Spar/張力腿平臺(tái)/半潛式回接到淺水平臺(tái)后外輸?shù)疥懮辖K端

▲方案三示意圖

需要建設(shè)兩座油氣處理平臺(tái)及全部的生產(chǎn)管線，投資太大，經(jīng)濟(jì)效益低。（排除）

方案4：水下生產(chǎn)系統(tǒng)回接到淺水平臺(tái)后外輸?shù)疥懮辖K端

▲方案四示意圖

因?yàn)槟虾：r惡劣，臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，采用更穩(wěn)定的固定式淺水平臺(tái)是一個(gè)理想的選擇。

因此開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)決定采用：將深水回接到淺水、周邊回接到中心平臺(tái)的總體開(kāi)發(fā)方案。

▲荔灣3-1總體開(kāi)發(fā)方案

荔灣3-1氣田開(kāi)發(fā)分為深海、淺海和陸地三部分，也就是在1500米的深海建水下生產(chǎn)系統(tǒng)，在200米的淺海建油氣中心平臺(tái)，在陸地建終端處理廠。

▲荔灣3-1氣田開(kāi)發(fā)方案

荔灣3-1采用合作開(kāi)發(fā)的模式。深水生產(chǎn)設(shè)施由Husky擔(dān)任作業(yè)者；淺水設(shè)施及陸上終端由CNOOC擔(dān)任作業(yè)者。（你不知道Husky？那總聽(tīng)說(shuō)過(guò)李嘉誠(chéng)吧，他就是Husky的大BOSS）

▲Husky深水工程經(jīng)驗(yàn)豐富；CNOOC淺水工程技術(shù)成熟。

挑戰(zhàn)二：設(shè)計(jì)和建造難度大！

荔灣3-1平臺(tái)不僅要處理深海10個(gè)生產(chǎn)井輸送的天然氣，同時(shí)還要兼顧已發(fā)現(xiàn)的番禺、流花天然氣田以及該區(qū)域潛在的油氣資源。

▲荔灣3-1氣田整體開(kāi)發(fā)方案

因此，荔灣3-1中心平臺(tái)的設(shè)計(jì)年處理量達(dá)到80億方/年。我國(guó)陸地最大的天然氣處理廠——蘇里格氣田第二處理廠，年處理量為50億方/年，可以想象荔灣3-1平臺(tái)的體量需要多巨大。

▲想盡辦法控制面積，但單層甲板依然比足球場(chǎng)還要大。

▲想方設(shè)法“瘦身”，但還是比5個(gè)埃菲爾鐵塔重。

各種低調(diào)，也無(wú)法阻擋它成為亞洲最大的深海天然氣中心處理平臺(tái)。

為了支撐如此龐大的身軀，導(dǎo)管架注定龐大。導(dǎo)管架高度達(dá)到190米（60多層樓的高度），高度太高就不能采用常規(guī)的立式建造，只能采用臥式建造（就是躺著）。

▲導(dǎo)管架建造方式

在深水低溫高壓狀態(tài)下，為了防止水合物堵塞管道，往往需要向井口注入乙二醇，以抑制海底管道中水合物的生成（原理：乙二醇通過(guò)降低冰點(diǎn)來(lái)抑制水合物的生成，效果取決于注入量（濃度）與天然氣是否混合均勻）。

但是平臺(tái)組塊已經(jīng)太重了，額外布置大規(guī)模的乙二醇儲(chǔ)罐顯然是不明智的。那該腫么辦呢？

最后想出一個(gè)辦法——將乙二醇儲(chǔ)存在導(dǎo)管架腿中，導(dǎo)管架腿“兼任”常壓容器，這下就簡(jiǎn)單啦！

▲導(dǎo)管架建造現(xiàn)場(chǎng)

▲石油工人真辛苦

▲完成最后一個(gè)結(jié)構(gòu)件的吊裝

▲抵達(dá)預(yù)定安裝位置

▲滑移入水

▲水上漂浮

▲入水扶正

我們已經(jīng)勝利在望了嗎？O(∩_∩)O，但就像闖關(guān)一樣，大怪總在后面！

挑戰(zhàn)三：平臺(tái)導(dǎo)管架安裝問(wèn)題

海洋平臺(tái)的安裝需要安裝導(dǎo)管架后將平臺(tái)組塊與其對(duì)接。導(dǎo)管架可以通過(guò)滑移入水的方式來(lái)定點(diǎn)安裝。

▲導(dǎo)管架滑移入水安裝方法

但是平臺(tái)組塊和導(dǎo)管架的對(duì)接卻是一個(gè)大難題：

組塊安裝通常有浮吊和浮托兩種方式，但到目前為止，世界上沒(méi)有任何一艘起重船能吊起荔灣3-1，所以整體浮吊行不通。

▲世界最大的單臂起重船“藍(lán)鯨”號(hào)，最大起重量7500噸，荔灣3-1上部組塊32000噸。

既然如此，那是否可以將組塊拆分成若干部分再浮吊呢？

現(xiàn)實(shí)是海上組裝不僅耗時(shí)長(zhǎng)，對(duì)各工種的協(xié)同要求也高，而且海上作業(yè)受天氣和海洋環(huán)境的影響很大，這都極容易造成工期延長(zhǎng)。海上作業(yè)成本高，日費(fèi)少則幾十萬(wàn)美元，多則上百萬(wàn)美元。一旦工程進(jìn)度不順利，有可能帶來(lái)上億或者幾十億的損失，那就虧大了！

因此，該方案風(fēng)險(xiǎn)不可控，PASS掉！

那32000噸的平臺(tái)如何安裝到預(yù)定位置呢?

只能選擇浮托法進(jìn)行安裝。然而現(xiàn)實(shí)是國(guó)內(nèi)沒(méi)有哪條駁船能夠完全滿足這個(gè)項(xiàng)目的要求。

▲浮托安裝

荔灣3-1組塊重量是普通平臺(tái)組塊的兩倍，但是導(dǎo)管架的間距卻沒(méi)有增加，滿足要求的駁船太寬，根本無(wú)法進(jìn)入，但稍小一些的駁船又無(wú)法承載三萬(wàn)多噸的重量。

大船進(jìn)不去，小船HOLD不住。

怎么辦呢？最后決定改造世界第二大的駁船“海洋石油229”。（世界第一大駁船荷蘭HEERE-MA公司的H-851船工期排滿了）

▲“海洋石油229”駁船改造方案

將船體前100米的寬度減小至42米，便于進(jìn)入導(dǎo)管架內(nèi)；為了保證浮力，把后100米的船體寬度拓寬到65米（船東老板心痛不？）。

終于，駁船改造完成，平臺(tái)和導(dǎo)管架對(duì)接在即！

▲上部組塊成功裝船

▲平臺(tái)組塊抵達(dá)導(dǎo)管架處，即將開(kāi)始浮托安裝

▲組塊安裝作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，工作人員爭(zhēng)分奪秒

▲龐大組塊與導(dǎo)管架對(duì)接處

▲成功安裝，擊掌慶祝

▲荔灣3-1屹立在南海

大功告成了嗎？NO！NO！NO！

挑戰(zhàn)四：平臺(tái)建好了天然氣出不來(lái)

荔灣3-1平臺(tái)坐落在190米水深處，但是生產(chǎn)井口卻在海平面下1480米的海底，并且兩者之間有79公里的海底陡坡。

▲輸送距離長(zhǎng)，坡度大，好難爬?。ㄒ廊齻€(gè)東方明珠）

最后一道難關(guān)——如何將油氣輸送到中心平臺(tái)呢？

這需要水下生產(chǎn)系統(tǒng)和雙海管技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

產(chǎn)出的油氣通過(guò)兩條管線輸送到平臺(tái)，兩條管線并行并可以任意切換。

▲典型雙海管系統(tǒng)

未來(lái)油氣輸送還會(huì)有問(wèn)題嗎？當(dāng)然！

采出的油氣是混合物( 天然氣、油水、蠟、砂石等) ，日久天長(zhǎng)這必然會(huì)逐漸堵塞管道。有兩條管道輸送而且可以任意切換，那么我們就可以在未來(lái)清洗管道時(shí)不影響油氣正常生產(chǎn)啦！

▼補(bǔ)充知識(shí)▼

雙海管清洗知識(shí)：

首先，推動(dòng)清管球的動(dòng)力主要來(lái)自上部增壓裝置，流量和壓力可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)。此外，當(dāng)清管球發(fā)生卡堵時(shí)，可進(jìn)行反向推動(dòng)。

采用雙海管環(huán)路清洗，當(dāng)一條海管出現(xiàn)故障時(shí)，另一條還可以繼續(xù)保持生產(chǎn)，靈活性較好。當(dāng)后期產(chǎn)量降低時(shí)，可將其中一條海管停運(yùn)，經(jīng)濟(jì)效益佳O(∩_∩)O

對(duì)于深海氣田而言，雙管方案單根海管直徑更小，因此積液量少，流動(dòng)會(huì)更加穩(wěn)定，有利于延長(zhǎng)整個(gè)油氣田的生產(chǎn)周期。此外，當(dāng)管線內(nèi)出現(xiàn)水合物時(shí)，可以對(duì)堵塞部位兩端同時(shí)降壓，有利于水合物的分解。

======= 華麗的總結(jié) ======

▲成功采氣啦！

▲清潔能源點(diǎn)亮城市文明

面對(duì)一個(gè)個(gè)挑戰(zhàn)，石油工作者逐個(gè)擊破。歷時(shí)7年，該項(xiàng)目終于實(shí)現(xiàn)了商業(yè)供氣！不僅解決了珠三角地區(qū)對(duì)清潔能源的需求，更為區(qū)域的能源安全提供了有力保障。

延伸閱讀

▲CCTV紀(jì)錄片——四兩撥千斤（上）

▲CCTV紀(jì)錄片——四兩撥千斤（下）

視頻紀(jì)錄了亞洲最大的深海油氣平臺(tái)——荔灣3-1平臺(tái)上部組塊裝船、駁船改造以及浮托安裝過(guò)程。

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