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当你搭乘液化天然气出租车在城市中穿梭时，你可曾想到？有一座巨大的海上油气加工厂伫立在波涛汹涌的南海，以重达32000吨的坚实身躯，抵御着南海的狂风巨浪。它最初只是为了将埋藏深海海底的天然气唤醒，却不经意间成为了亚洲最大的深海油气处理平台，让我们来一起了解那些不为人知的奥秘吧！ ) F6 F n2 G4 O! p: o* K" P
============== 故事背景 ==============
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记忆中的香港阳光明媚，风景如画，可如今风景真成了“画” ! u6 e( U8 c; t/ H4 p* u
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▲使用清洁能源已成为必然
; E1 t8 l. \5 |2 V 天然气作为比煤炭和石油更为清洁的能源，集中分布在我国的西北部，但经济发达的东南沿海地区天然气储量小。为解决沿海地区天然气供应不足的问题，我国开工建设了著名的“西气东输”工程。 ( {7 h/ r$ w: x: L( u d8 F, q
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2 x' P$ G, o+ X6 u7 s& E ▲西气东输线路示意图 ' Q& p1 t; `, Y! ]. M/ ^
该工程在一定程度上缓解了沿海地区天然气供应不足的局面，但考虑到运输和储存成本，越在线路的末端，其气源成本越高。
' F @2 R) n8 j 以广东珠海为例，目前珠海地区天然气价格为4.9元/立方米，而处在线路中端的陕西仅为3-3.5元/立方米，两者价格相差接近50%。（太贵辣！）
1 t& e; E' |: [ 因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。
! P% k8 ?! }3 ?7 W j 幸运的是2006年4月在距离深圳200km的地方，成功钻探了荔湾3-1-1井，预测天然气地质储量可达1000亿立方米至1500亿立方米，年产量可望达到50亿立方米至80亿立方米（什么概念？可以满足全北京居民全年的用气量）。
" [' h! X# _" l1 x2 _' m! K2 { 好消息接踵而来，2009和2010年，在荔湾3-1气田东北方向，相继钻获流花34-2、29-1气田，测试获得日产天然气分别为150万立方米和160万立方米。
9 L) Q" U( X7 Y& ]+ @ ▲荔湾3-1及周围已发现气田位置图荔湾3-1区域有望成为中国最大的深海气田，开发后可以极大的缓解珠江三角地区能源紧缺的局面。然而，在这个区域进行开发，难度远超常人想象！
- v3 c8 n/ ~1 ?3 P ========= 工程和技术难度详解 ========= , e6 d. o. `4 d" k' H- w
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6 H* I' l- K$ z 挑战一：开发方案难以确定 0 _+ ?4 ?$ N8 ^
难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！
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7 @8 a. Y& e2 p- E6 U5 M; p z# [ ▲荔湾3-1气田地理位置图
5 }# [* f9 j1 \4 J- |7 ` 荔湾3-1气田，处于深海和浅海的交替区域。水深从200米的浅海，突然跨入海平面以下1500米的深海（陡坡对应的落差是1300米）。油气输送距离超过79公里，同时跨越这么陡的坡，非常非常困难！ 3 D4 o: v3 m$ O, z* r$ Z
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 $ K( m6 m( h+ M
荔湾3-1气田周围有番禺34-1/35-1/35-2浅水气田，流花29-1/34-2深水气田，还有已经在生产的番禺30-1和惠州21-1。因为深海油气开发投资非常大（几百亿人民币）！所以荔湾3-1的开发方案要兼顾以上所有气田。
- \" _' L1 j. o ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ # w3 o* @" U6 |* B: R% E4 x# [
深海油气开发，根据气田所处水深不同，开发方案也大有不同。一是建造海上油气平台；二是建造水下生产系统。
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▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：. ~" r3 M0 z3 j& k3 K/ ]
1.深水半潜式平台
# `: {; O, \. q3 J 可以兼做钻井及采油平台。底部浮箱实现沉浮，因浮箱沉于较深海水中，再加上锚泊系统，故稳定性好。 # B& ]' R" H% v0 a
▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球
4 h3 e; R! |4 g. L 张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力可依靠锚索向下的拉力来补偿，且此拉力应大于波浪产生的力，使锚索上经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。简单说，张力腿平台就像一个气球，把绳子拴在海底，它就不随便跑了。
1 H6 R3 R0 e1 z6 i* f4 \5 O ▲张力腿平台3.Spar（深吃水柱桶式平台）平台——海洋平台中的加长悍马
: O' }3 Q" q1 y9 \2 V Spar的理念源自于浮标，结构的大部分都是浮筒。由于主体吃水很深，在深水环境中运动稳定、安全性良好，特别适宜于深水作业。
+ T6 W& m" Y2 j: v( u ▲三代Spar平台水下生产系统 & M/ }8 \0 H; e# _. ~1 f* M
水下生产系统包括油井、井口头、采油树、接入出油管系统和控制油井的操纵设备。井口头和采油树都在海底。对比海上平台，水下生产系统不会受到海况和水深的影响。 0 u9 R9 ~- z% _/ G
▲水下生产系统综合考虑各种因素，开发团队提出了四种方案： 方案1：水下生产系统直接外输到陆上终端$ B9 I9 @6 T2 \1 R" G( w
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▲方案一示意图3 H8 x/ K" h; l
经过深入分析：南海海底地形复杂，气田处于陡坡下方，有巨大的深度差，自然压力不足以驱动油气越过陡坡到达陆地终端。（排除）
6 N$ K5 k. C; ^3 T* K8 Q$ s 方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端
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, S0 a7 C: G9 B5 q6 n- E ▲方案二示意图深水浮式油气处理平台从设计到建成至少需要3年以上时间，满足不了气田尽快投产的需要，并且成本较高，是固定式平台的2-3倍，且技术相对并不成熟。（排除） R/ C+ O+ _2 ~0 W' Y. [5 ~4 k7 ]
方案3：Spar/张力腿平台/半潜式回接到浅水平台后外输到陆上终端
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▲方案三示意图 . w" i+ |9 K2 l* u! F4 }9 R7 a
# x) }" B2 _: l: w' M9 W) a 需要建设两座油气处理平台及全部的生产管线，投资太大，经济效益低。（排除）方案4：水下生产系统回接到浅水平台后外输到陆上终端
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$ |; B, _" V' j4 \ ▲方案四示意图* _( e6 t2 C# B: ? O& m; i+ h
因为南海海况恶劣，台风频发，采用更稳定的固定式浅水平台是一个理想的选择。
5 l- e5 h4 T6 r 因此开发团队决定采用：将深水回接到浅水、周边回接到中心平台的总体开发方案。 ! C9 ?0 N" ]2 d$ `/ t# b
+ R1 Q) W( g# z& w5 z ▲荔湾3-1总体开发方案' q/ F1 Q s: K2 v$ J) V7 F
荔湾3-1气田开发分为深海、浅海和陆地三部分，也就是在1500米的深海建水下生产系统，在200米的浅海建油气中心平台，在陆地建终端处理厂。 1 _. M6 R. E6 h. S
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▲荔湾3-1气田开发方案
+ h+ c! q' N9 d: z 荔湾3-1采用合作开发的模式。深水生产设施由Husky担任作业者；浅水设施及陆上终端由CNOOC担任作业者。（你不知道Husky？那总听说过李嘉诚吧，他就是Husky的大BOSS） + g4 t8 @! H4 Z8 n: P( y7 P" |
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▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。 h0 k1 L# v6 U0 f
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" p* [# R' D% }& } 挑战二：设计和建造难度大！ 荔湾3-1平台不仅要处理深海10个生产井输送的天然气，同时还要兼顾已发现的番禺、流花天然气田以及该区域潜在的油气资源。 $ U( c. i( |1 H# Y3 N3 W
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▲荔湾3-1气田整体开发方案 6 m# G' l3 }3 ~) z7 \1 c' B+ C
2 z% ?. V5 m8 k& ~% y' R, Y6 W 因此，荔湾3-1中心平台的设计年处理量达到80亿方/年。我国陆地最大的天然气处理厂——苏里格气田第二处理厂，年处理量为50亿方/年，可以想象荔湾3-1平台的体量需要多巨大。 % t* e$ X" Q% p$ u8 b
z& O, _8 Y8 X A; H; k ▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。
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▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。0 |* @3 {) X o7 Y5 E# `# K
各种低调，也无法阻挡它成为亚洲最大的深海天然气中心处理平台。 为了支撑如此庞大的身躯，导管架注定庞大。导管架高度达到190米（60多层楼的高度），高度太高就不能采用常规的立式建造，只能采用卧式建造（就是躺着）。
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▲导管架建造方式
& Z) P% u" U# k5 D, X 在深水低温高压状态下，为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：乙二醇通过降低冰点来抑制水合物的生成，效果取决于注入量（浓度）与天然气是否混合均匀）。 & G. j5 }& r1 ]: `3 c9 z
但是平台组块已经太重了，额外布置大规模的乙二醇储罐显然是不明智的。那该肿么办呢？最后想出一个办法——将乙二醇储存在导管架腿中，导管架腿“兼任”常压容器，这下就简单啦！
: `0 O8 U6 r- ^- p3 V ▲导管架建造现场 ▲石油工人真辛苦 ▲完成最后一个结构件的吊装 ▲抵达预定安装位置 ▲滑移入水 ▲水上漂浮8 e8 _7 X- L% v
▲入水扶正
1 x& j0 k- O2 U: O/ \. V3 E* ] 我们已经胜利在望了吗？O(∩_∩)O，但就像闯关一样，大怪总在后面！
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挑战三：平台导管架安装问题 8 X E$ {) O# P8 B9 {+ ^
海洋平台的安装需要安装导管架后将平台组块与其对接。导管架可以通过滑移入水的方式来定点安装。 / r% Y; e- a& d
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▲导管架滑移入水安装方法
# ^0 [# C4 ]0 Y8 p4 h) D 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： % `8 b& ~: m9 v
组块安装通常有浮吊和浮托两种方式，但到目前为止，世界上没有任何一艘起重船能吊起荔湾3-1，所以整体浮吊行不通。 ( m- S; u* k! p; j) T; L
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▲世界最大的单臂起重船“蓝鲸”号，最大起重量7500吨，荔湾3-1上部组块32000吨。 & y! k, X5 ~5 ^; B/ f
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？ 2 l; @% a6 N/ d0 ?
现实是海上组装不仅耗时长，对各工种的协同要求也高，而且海上作业受天气和海洋环境的影响很大，这都极容易造成工期延长。海上作业成本高，日费少则几十万美元，多则上百万美元。一旦工程进度不顺利，有可能带来上亿或者几十亿的损失，那就亏大了！
! ~# f5 i9 ]/ H/ D+ }) {9 x8 h 因此，该方案风险不可控，PASS掉！ 那32000吨的平台如何安装到预定位置呢?只能选择浮托法进行安装。然而现实是国内没有哪条驳船能够完全满足这个项目的要求。- j7 c) v( ^* p
▲浮托安装 ) g7 o/ ^# v) D- N
荔湾3-1组块重量是普通平台组块的两倍，但是导管架的间距却没有增加，满足要求的驳船太宽，根本无法进入，但稍小一些的驳船又无法承载三万多吨的重量。
+ _5 r) N) S/ v3 Z, [( } 大船进不去，小船HOLD不住。 怎么办呢？最后决定改造世界第二大的驳船“海洋石油229”。（世界第一大驳船荷兰HEERE-MA公司的H-851船工期排满了）
6 `# S, p. w7 ^5 B3 j! j; ^5 R ▲“海洋石油229”驳船改造方案 / W8 ]. J, [4 L) k
将船体前100米的宽度减小至42米，便于进入导管架内；为了保证浮力，把后100米的船体宽度拓宽到65米（船东老板心痛不？）。 终于，驳船改造完成，平台和导管架对接在即！
2 J0 q1 w, R0 M9 t9 z0 V6 k3 g1 o ▲上部组块成功装船
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2 y6 A! T4 c/ A ▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装 0 D8 {: j! \! K
) V2 C9 J; Q7 x$ ^, { ▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒
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$ R& o4 D4 A' B0 K0 a ▲庞大组块与导管架对接处
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▲成功安装，击掌庆祝 + o. f8 _7 w3 m% [* _, {
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▲荔湾3-1屹立在南海 . l% ^* i6 W" q8 u
大功告成了吗？NO！NO！NO！ 7 I2 Q$ g) w9 }
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K* }6 h/ u, |& ^9 \3 k 挑战四：平台建好了天然气出不来
: O1 \% ~5 c$ J; p/ R 荔湾3-1平台坐落在190米水深处，但是生产井口却在海平面下1480米的海底，并且两者之间有79公里的海底陡坡。 ( t+ p: d7 @( q3 X% S' ~
0 x% c: n& ~7 U5 Q ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
w: Y6 K( r# X/ I9 d* s! M2 w1 _) x 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？
* v1 F9 c+ f& z$ P- [7 c+ T 这需要水下生产系统和双海管技术来实现。 产出的油气通过两条管线输送到平台，两条管线并行并可以任意切换。1 f; J# J8 I1 K, F7 g/ m
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！
9 |+ d H3 \! [& b, {7 B T+ g 采出的油气是混合物( 天然气、油水、蜡、砂石等) ，日久天长这必然会逐渐堵塞管道。有两条管道输送而且可以任意切换，那么我们就可以在未来清洗管道时不影响油气正常生产啦！
0 q( o) }* g) x. c( Y/ w ▼补充知识▼ 双海管清洗知识：
; {$ L( m9 Q+ u9 y, z# K 首先，推动清管球的动力主要来自上部增压装置，流量和压力可以进行现场调节。此外，当清管球发生卡堵时，可进行反向推动。 4 u6 V n4 N2 I6 D! S7 F
采用双海管环路清洗，当一条海管出现故障时，另一条还可以继续保持生产，灵活性较好。当后期产量降低时，可将其中一条海管停运，经济效益佳O(∩_∩)O 4 i9 \' v2 ?5 w9 Q1 V# ]4 J2 {5 K+ _
对于深海气田而言，双管方案单根海管直径更小，因此积液量少，流动会更加稳定，有利于延长整个油气田的生产周期。此外，当管线内出现水合物时，可以对堵塞部位两端同时降压，有利于水合物的分解。 ============ 华丽的总结 ============ ▲成功采气啦！
9 X! ?8 `# |9 I/ j1 D! A1 X ▲清洁能源点亮城市文明
- h, W% T x, X( y 面对一个个挑战，石油工作者逐个击破。历时7年，该项目终于实现了商业供气！不仅解决了珠三角地区对清洁能源的需求，更为区域的能源安全提供了有力保障。
* C! }3 y* d1 O: T! u" p2 k4 }" d 毛主席说：“上可九天揽月，下可五洋捉鳖。”油气行业是可以比肩航空航天工业的人类伟大工程，石油工人好牛B！为了表达对他们的敬意，请将此文章分享到朋友圈！ 延伸阅读 潮汐——四两拨千斤（上）http://v.qq.com/page/l/g/y/l0166dbrbgy.html
5 U# g% d) c* m r1 ^* i9 ? p ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（上）  潮汐——四两拨千斤（下）http://v.qq.com/page/v/u/c/v0166pxbcuc.html
Q2 I$ \8 c3 f- j; I5 x/ k( A ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
k' e) w, b/ R4 I, z 视频纪录了亚洲最大的深海油气平台——荔湾3-1平台上部组块装船、驳船改造以及浮托安装过程。 6 Q4 x9 m6 K+ O* G
道德常常能弥补智慧的缺陷 * s s# h% K) y: c, W3 G
智慧却永远填补不了道德的空白
% o d6 G9 h P1 l% r0 Q3 i3 ~) s 做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人 % [6 h6 d$ U2 K% M# Q/ h0 S
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————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
4 R x; c j3 M. Z/ b9 k 当今是一个信息爆炸的时代，我们努力为用户提供有价值的精品内容，但由于石油工程知识学科广、专业性强，我们不能保证所有信息百分之百的准确。但我们相信高手在民间，如果对文章中的内容存有疑异，请与我们联系，欢迎批评、指正。—————————————————————————————————————
0 a, p/ F$ A9 Q: ]/ d 对转发的态度
R0 @' X& D' g! k 5 ?- D) ]# f- X8 _+ ?, @
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