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, M, i; z6 G3 ] a2 b" R3 v 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！
6 V" Q# R1 D8 A8 w7 s ============== 故事背景 ============== 0 E) f1 E) M* U/ C+ Z+ r
9 ^% H' |# I% ]) K5 [; j; ~6 J! C- _2 L 记忆中的香港阳光明媚，风景如画，可如今风景真成了“画” 9 p6 Z+ V( m4 L: B/ y# A
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▲使用清洁能源已成为必然 : q8 I, O- k% T+ Q
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。
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1 |- B: t1 O: L9 p6 y ▲西气东输线路示意图
7 M; D: c6 O8 ?* l$ L7 V% l 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。 5 S3 T1 B2 v1 u* J0 L' E, D
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！） 5 q0 O+ r' A9 H
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。
- O0 ?0 ~8 N0 J, ~! |$ U1 u" J6 s( 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）。 3 n* q7 R* a( M! Z4 E, Q
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。 - y' z+ p, x( `/ D
▲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！ 9 ^9 T, c; m* F7 h1 y% Y( ^, s
========= 工程和技术难度详解 ========= % U, `. d) }7 x+ l' C$ s8 L' d, [
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, i8 M; N4 X: }# F9 N6 d 挑战一：开发方案难以确定
- A) w& O: q C7 {( {& _4 K" e- h2 N 难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！ ! P7 K+ j& A6 u4 z
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▲荔湾3-1气田地理位置图
5 o, \+ E u0 u; R+ P 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！ + t: q- I/ b9 T6 C5 a# S2 h! m. O
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 7 e4 Y7 E7 i) R' |; h* U
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。
$ w; F; r: `* z" b* h ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼
6 g' y6 W* X' W a 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：
: U% c6 @4 i; p 1.深水半潜式平台
! c3 ? e! R: V9 ]" P 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。 % h: A. }( \' G3 M8 E' H% b, A
▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 @ z* z: k. i# d% }+ M
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。 3 l, H) Z+ A$ A* D, q0 h9 C* M" }/ K
▲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
' j4 ^5 T- o( m3 T 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。
" i2 U8 j" r& P: {- q ▲三代Spar平台水下生产系统
& V* b# W0 A8 m" m" U: q) [6 \ 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。
/ ^5 C0 s/ [2 H1 ~$ `, I/ n( N$ ~, K ▲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/ Y* z2 T2 b9 q# N
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▲方案一示意图2 G# V' @' X* D# \3 Q& i, f
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） ! k7 `& \ e/ O1 f8 W
方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端
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% s& I3 `4 G' [# x ▲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） 2 I/ \ _8 j- I* |6 G
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 ; e9 C0 P1 t0 Y* B3 V3 B9 [: b0 z
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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 % q4 n! d S. g# y1 L' g
9 M' j; Q: n9 I- q ▲方案四示意图 H0 _) p/ W8 f& j2 f2 r: c2 F
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。
* t9 I8 p [+ P5 V 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。
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3 b- R+ n' p3 X$ J7 f6 T) g, N5 ] ▲荔湾3-1总体开发方案6 f+ C- J- v4 B& t$ \$ d* ^$ y8 b
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。
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▲荔湾3-1气田开发方案
X1 F B( X' w( d3 c# u 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）
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▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。
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: `1 }5 k4 s' G5 U9 G. j. y8 J1 j 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。 & S, x6 L+ s$ B! t% _1 e+ D
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▲荔湾3-1气田整体开发方案 # i/ F" A& ^1 U' N8 Y2 O
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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。
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▲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。) V) E+ c& K+ t3 `6 v4 ], ?
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）。1 m5 |; }, _- b/ ^6 d: U
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. ?8 I' d/ d! B7 ^; E/ } ▲导管架建造方式
5 N. U- n L1 s( C+ k& c' }8 Z 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）。 0 }( A" c J8 J K% Z" l
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！
" q, g8 @5 U% R7 d: Q$ J D& e, ] ▲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" ^% ]+ Z8 f" ?0 a* p/ }, o
▲入水扶正 : {5 L+ g3 n+ N$ Y7 A
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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$ f" e& g8 e. ` 挑战三：平台导管架安装问题 , [7 S2 ]/ E) ?& u4 i
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。
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▲导管架滑移入水安装方法 * T+ e, Q: j1 m2 W
但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： 5 e! A+ Z' Y4 u" d& J" C. g
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。 ( k4 p$ N. Y i
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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。
7 Q0 s: r m H$ O( ] 既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
2 t# l0 J9 ?- I 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！
{# ^2 L, h: w2 h: d 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。5 a y4 Y( u- n$ K! R8 g9 j' Y2 `
▲浮托安装 9 D' j+ [5 e, V4 S r" z* q
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。 & d$ w5 |. B% P8 A" T+ [
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）
, W! ~& R/ u* Q; c$ L) U ▲“海洋石油229”驳船改造方案
, Y& [4 ^9 K. y/ E; t 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！
8 I5 O) P2 Z: o8 g8 r% \- A7 u ▲上部组块成功装船 7 I2 r9 W% B; t' n5 X! P
4 \6 K3 e( E7 @7 f) W; ]9 u" Z ▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装
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1 s2 _) N' n- y* l( N3 H6 T ▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒 # H1 F$ O$ E+ f) z# ?0 Y( e# a
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▲庞大组块与导管架对接处 9 ?% \% K) S! Q5 O& D; K
' T, ~ f$ z) W- B2 W5 [ ▲成功安装，击掌庆祝 8 {4 X( g) o1 F% G& p1 }
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▲荔湾3-1屹立在南海
. }7 ~0 a. S5 U9 p' ?8 @! r 大功告成了吗？NO！NO！NO！ / S1 e, p+ Q3 ]+ d- U
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* N$ x5 L9 c/ P2 r( | 挑战四：平台建好了天然气出不来
% r0 J3 x+ g' u9 _8 l, d 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。
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! I+ F# W! v" S& n ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠） - S# Z8 C7 i2 I% c
最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？
3 b1 }5 Z; v {1 V, |& A 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。5 U" ~: j H( w) o
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！
: Q! M; z5 U6 @4 G4 S: u 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！
5 `9 ?& B5 X# B: z6 @2 K p9 f/ @0 @: { ▼补充知识▼ 双海管清洗知识：
8 J* y$ {: I! W1 N 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。 9 W/ n L, l1 b1 ]" 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
7 x9 S$ }& R+ d% E% a 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！* H+ v% R i6 Q6 b
▲清洁能源点亮城市文明 9 a% r4 t$ ~$ [
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。
5 Y* U% N @: r# e1 _4 t! m1 k7 h 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
$ H' _) G3 N# F4 j( e ▲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.html6 s; L2 g" B. r, z" n
▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下） 6 s7 g; f; l" n$ o% a' G5 X0 O
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。 7 L" i5 L! E; L0 q
道德常常能弥补智慧的缺陷 7 o# y* h. ]" I% [% I& J+ S6 @
智慧却永远填补不了道德的空白 7 s/ x) b8 A7 w
做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人 ; |5 r0 e& e; ?1 J/ T( F
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————————————————————————————————————— 石油课堂的原则+ w" {! x" J8 E* l# F6 ]6 s4 b# \5 x
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。—————————————————————————————————————
* L& W' U i) X 对转发的态度
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" T0 B: p) A8 M, j 我们也愿意与价值理念一致的媒体合作、分享信息。但媒体转载必须先取得我方授权。
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5 n, C' t: q& q/ @) [, ~ 好文章分享
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