|
1 [6 K& w$ [9 H8 f, D5 i5 r
. V, n5 Z$ f5 X3 a 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！
: f( p' _# ^+ g ============== 故事背景 ==============
9 |& _8 v: V8 l1 A0 t6 M5 P & ]5 p% }. g4 B# e! o
记忆中的香港阳光明媚，风景如画，可如今风景真成了“画” + U3 Y: \! ~" J4 i% b+ `
9 c5 v4 ~9 z: ?1 C2 v ▲使用清洁能源已成为必然 0 `' q3 f' _+ s, A
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。
3 q7 n2 H1 o, m& r
! m" w4 G* B5 M; t1 \6 w 7 } ^, R/ l# A* ]- r# ]3 W" P
▲西气东输线路示意图
; H9 L$ i* s% ~5 V3 t/ j 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。 ) p2 ~; b4 O/ F7 d7 i2 q
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！） & L; F- r D6 r4 ?1 k
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。 1 s* s" q3 h" R z" v
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）。
7 f# h6 O- o+ h 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。 7 L* W& \! u; W' Y1 ^! X* @9 u- |
▲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！ ' ?) _' n$ E. ?9 T0 R
========= 工程和技术难度详解 ========= 9 d: m8 Q3 [# p9 O& Z2 F: R
————————————————————————————————————
& k5 B2 B4 t( q1 f$ k 挑战一：开发方案难以确定 R. l- d) A: A+ n2 c) {5 H! }
难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！ ' B( ^0 I2 U3 y B2 S4 Y
; T& \1 K) u- G* L
▲荔湾3-1气田地理位置图 . n' a, w- b$ O3 x6 q' N; K3 l
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！ & U `; H. p: w/ Z& n
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发
6 { c+ _5 w6 \- x. R 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。
* K! Z* I1 }9 Y8 x2 X% P* {. g ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼
\6 X! b1 W$ n6 p( K+ { N5 b0 j 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。
) U3 G4 H! {6 Q% B
: _$ |( @$ X7 P8 {" b7 V ; z! R& _- {; ?1 \ r( }
▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：# E! |4 H1 a; v0 w( y
1.深水半潜式平台 ' ?* ^' A, c3 s& u2 |2 D5 y
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。
8 E3 {4 t" o, R1 w: d9 N ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 ; U5 ]+ `: ?$ f& A' A- A2 x! L( g' Q$ ], \
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。 & U) u% g/ \5 o$ c& X& \. G0 E" T- h
▲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
! {2 a9 h- i# z/ z) R 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。
8 j) G+ B; G" j1 [/ B ▲三代Spar平台水下生产系统 - r5 P( A* N+ q; M3 c4 f1 {
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。 }. p8 C) c+ m
▲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
3 s" @5 L3 I; W. p
( y; S; ]0 x9 r' w+ C ▲方案一示意图
2 j/ C7 s& U# M. G. ?: _ 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） 8 s- E- e) V5 K, L2 U& P
方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端
' c$ U% F' Q5 I* G( r2 |
% ^; B& j/ l- i) E6 b+ \$ S ▲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） 8 S2 X2 u i5 x7 S! Z& i; S! @
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
8 d; a6 A! Q' N1 K( D2 L
! f( f+ Q U! n
9 o: B. B# H+ J6 N' U ▲方案三示意图 ) U8 q6 w' h1 \+ w
- p/ T: B" Q% R" I/ y
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
" }- G% j) J# `& T7 v ; k; g3 K; u6 E% ]
▲方案四示意图0 m7 y9 J# O; W; Z! t
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。 , _2 V) s$ R4 z. \* `
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。 % N& S" p# e u1 ?: A' d4 I
3 a8 e) [. P6 |- f0 s3 L/ C3 l
▲荔湾3-1总体开发方案
. u( @- Q7 ~4 g 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。 , d1 w+ Q) ^7 h9 S
( |% x/ m7 N6 _* L/ U
▲荔湾3-1气田开发方案
/ ^) U8 r2 e$ `8 R; M- ? 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）
3 \7 B F) H [% ]& N4 ?
! u; J& ?+ T- ^0 ]+ \( ^# e * }2 C. f9 U* V* _. A3 H" ]# w
# ~, q3 _3 M! r2 r, ~5 m
2 x8 E- o7 G/ B' C
▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。
& o) t( A2 x8 f+ f7 ^7 e 3 l4 q% ] k2 B7 c( [. V- U
————————————————————————————————————
- m8 I- A6 S9 l& ]2 k' S 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。 8 c9 U) L+ D o) h% K. @+ l
4 Y3 `0 w/ D& v4 h% E( U% }
8 K% e$ I9 m2 \
▲荔湾3-1气田整体开发方案 7 e* _- ~0 L) v' V7 H: g
- U9 a- K8 D. w5 ^5 o% o) f8 l
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。
' b ^6 Y1 e W- g7 U( P) ~# J 4 K; b+ Y$ H, [2 {# l
▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。0 r9 i" P6 o2 j; B8 _6 @
6 G+ h4 N8 ]1 Y* l6 j( N ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。" N' Q, G2 \5 ^7 ?4 Q
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）。
8 k* r2 }6 V' f$ ?% _* r ^# U5 {: W% E1 P. T
p$ a6 `( R- N: j3 X9 V: E0 i6 C ▲导管架建造方式 ' [/ K/ t/ }8 L) S: O+ g
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) [& s$ v. _3 g 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！
+ L4 o9 w' r6 v5 L E3 j7 x ▲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) D* _; s+ n8 _; [/ }( N7 J
▲入水扶正
( ?' ]6 ]% W* p 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！
' [& q& n0 M: [# | - T' h" f: y ]8 D# E: w" V8 W
———————————————————————————————————— ' q2 d% i6 J/ n! f4 U
挑战三：平台导管架安装问题
( r* D$ ]* 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。 : U' k! G- E/ @& _2 _& v ~& f
2 f! u7 W- Q* X: f5 L# @' K ▲导管架滑移入水安装方法 & q |- o4 Z0 _: N/ s, @
但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题：
- D8 F( r( T9 j1 `- i+ F7 h 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。
: Q" C( N. `( ^+ P- k" n0 B 9 R$ f! s% U' a1 p: h
, G! A$ W" w; R x+ ?" ^
▲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。 ) @; [" C/ o9 F
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
( B# y7 _1 _; r9 J( {' X9 N 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！
3 ?" i' o- }/ e0 X 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。8 [- s6 L- f. p* V2 c" N4 _
▲浮托安装 / p0 z* l, _0 ~
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。 / l- \/ g+ h, Y2 b; j
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） ~% H! Q/ }4 V8 }7 v2 w
▲“海洋石油229”驳船改造方案
0 h- O: \6 t& A% b0 u- Y 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！, _; S4 W: Z$ Z8 r0 V
▲上部组块成功装船 ) M) M" ?5 S' _' }% l. d
3 y2 P4 t$ E; N: i* k0 Z1 O
▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装 2 H+ X" S5 k. r. z+ K$ J% w
+ t5 k) X. t& u
▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒
% e: r: O, D2 i" V+ z* r2 m, i . U* ~0 G# ~+ ~
▲庞大组块与导管架对接处 * _; J, q5 }8 A& J
$ D c( h5 I* S c
▲成功安装，击掌庆祝 - |8 ~* ?, y, d' `5 e6 o
) o4 S* N% v6 H" x1 X
▲荔湾3-1屹立在南海 : z& U: C$ l( O: }' z
大功告成了吗？NO！NO！NO！
+ s* q/ `" K( j5 C( ^4 b4 M* [! ^
8 P6 P7 j1 f' |5 F9 e9 G4 \ —————————————————————————————————————
! s1 c) a `9 [8 N8 I/ Q 挑战四：平台建好了天然气出不来
- `5 I% U$ l" Z- M* z# u, J 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。 + y( \% e# \0 |
+ K7 [! V/ d* m% _5 d8 O- r$ i6 O
▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
1 O" o2 Q/ h- ]6 y) @ 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ 9 J. t n: N. Z, q. a: x# p
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。
! C! g' G" C! k/ B- T9 l+ K ▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！
) h8 V1 U9 D) [& v1 F; E 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！ / o s7 |2 ~2 T- Z6 B+ Q: r- O7 P
▼补充知识▼ 双海管清洗知识：
: F! i9 G9 e* S* u" ^9 {/ K0 @4 j. L. M 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。
. {7 ]! M @+ L" @8 L( ]0 \; s 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 " o3 Q* k4 G& o9 c& G
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！
. [& Z/ @4 f! A& U& }( \8 t: m# Z ▲清洁能源点亮城市文明 - n4 a3 ^* E; @; |, g' i' H
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。
7 H6 R1 x$ P6 S( e5 e t 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
+ M( c; D, i. `; O u1 S1 x% 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$ r! g- ]! ]. D+ N) [9 A
▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
% E3 d& H2 P$ @' B" M9 _6 ^+ g 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。
8 C0 e6 O b+ d" c 道德常常能弥补智慧的缺陷
* S2 |4 D- D2 l, p# g$ s* r- L 智慧却永远填补不了道德的空白 ! U/ w: f( o# `: e0 Y' k' W) @% C8 l
做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人 ' X: ^# p7 ^& [4 J7 }; N, H0 d
, }. G. |. f0 L7 H. Y& k
————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
6 \2 O% @. i! L- Q+ r6 O6 _ 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。—————————————————————————————————————
8 j6 U& B" ?. Z" a, y# p1 i4 M/ m 对转发的态度 6 m5 K, d& k; _# D0 B) K
5 j8 X) i9 H3 D5 @8 h 欢迎广大用户转发到朋友圈，和更多朋友分享知识的价值。
- ?3 W) P) {$ h& W/ c, @ 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。 . y* Y- b; S; c, h6 b& z' c, K6 K7 D
为了提供更优质的内容，编辑部的同事夜以继日，相对“制造”而言，创造是一段非常艰辛的过程。希望大家尊重我们的劳动付出，相互帮助、共同监督，任何媒体未经授权转载，我们会追究其相应责任。 —————————————————————————————————————( u7 s% X9 f/ D; K2 O
好文章分享
2 F T: ^* {* Y9 x2 w
h' ~4 e/ _2 q# }7 s 如果你对油气行业的某一个领域有所研究，并且愿意与更多的人分享。随时可以联系我们，相信我们可以一起努力将文章做到极致（做动画、编辑视频、配示意图、润色文字），如果顺利发布，我们会著明作者、共享知识产权并奉上稿酬以示谢意！
, D8 ?1 |* g$ H5 |5 g% w+ g 3 e% k2 o; O# h: R0 u/ F5 D
% c3 N& o3 J" w0 B, c0 I7 i
( f( r" ?3 P! V% m
" O/ r2 O! V! V* ]% B- c: S
| 
