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2 h, \- o5 w0 m+ P& w0 c7 j/ v8 [ 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！ % ~* @' d( L, L3 N$ I- B- Y
============== 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” - M* |( q1 y/ A
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▲使用清洁能源已成为必然 # z3 F2 V/ w, I! R+ H D+ [4 i F% p
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。 8 I0 X1 q4 z, J: G
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) F1 W$ D$ I, [% k) [ ▲西气东输线路示意图
% X! ?% B, o+ @- S' \ 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。
* v; |& e# A5 N 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！） ; P, r( S1 I# P# u
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。
% r% u f6 S9 x# v+ C 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 h/ {' t5 e9 {% `2 R' o- |* M 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。
* n5 Q# M* N& U; b$ y# M: n ▲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！ * d" g! V* F/ u. ^3 l
========= 工程和技术难度详解 =========
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挑战一：开发方案难以确定 / u2 ~& u$ ?4 u3 h- n3 R# P6 [
难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！
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u7 s- l/ n w, n ▲荔湾3-1气田地理位置图
- K6 m& ~2 I1 V2 E4 z 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！ + Z$ ]2 p) N0 U9 I
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 4 k( Q) A. G4 U) D3 c' |
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。
0 J" S$ L! \4 } ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ / h1 C2 n" v+ H! L! o
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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# \& S ^7 q5 } ▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
+ j2 Y* y5 `1 i; l: v 1.深水半潜式平台 6 @% e- E E) N* E M' C
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& R4 Z6 n5 t6 A; ^4 j ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球
1 o7 Q6 H) O# D+ x' y4 b5 O! J* G 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。 5 ^4 O# t$ V/ e" c& ]- R- M' i& F
▲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 * S' b/ O/ Q8 s; y
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。
$ M, r+ Q3 [, g2 k6 x ▲三代Spar平台水下生产系统
6 Y9 A( n" H/ }1 k; u 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。
% N- P% M/ M+ P ▲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$ M' f1 N* J: S! n- e6 g, G
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▲方案一示意图
8 _9 h1 t. a5 f, l( z& S E7 v! w 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） 1 N/ B4 r- ?3 y6 c/ l
方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端 " @6 r9 x7 o0 {( T) o
! G# n9 x# W! N. X1 f& w3 K( }: f ▲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） 5 m% Z3 F; G' J6 T4 T; ]) |& V$ [
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 - C! p% y0 h/ c5 G& }- n
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▲方案三示意图
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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 ' E0 J r6 m' E4 A: z8 `
2 X4 x" {/ a8 e( u ? ▲方案四示意图
2 n- g8 p1 U* E 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 |, M! j9 L6 l' ]" F7 M
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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# b; m6 ]# Q# e6 c, a ▲荔湾3-1总体开发方案
" o0 U7 u ?6 c3 h; t4 D 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。 8 j0 W7 k+ k% g5 K
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▲荔湾3-1气田开发方案
" k: C7 l- _' c 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） 2 Q0 l( e, C! ?
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3 F2 {4 D6 t; l: `6 f; y ▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。 b* _# W, P" H) t
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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。 3 S3 U- s% ?, [9 m, p1 F# @
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▲荔湾3-1气田整体开发方案 & j S- I8 `( g4 S3 c1 N \" ^
' ]. V6 c0 A0 O# i. o 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) [6 _/ K% G
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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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& `1 j8 v" q- }" f- K, Z% q2 r ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。2 j6 L8 p) W9 f. _6 B
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
/ V5 }+ @. n0 g W( 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）。
5 m6 `' h; I( W k3 Y; G7 ]; H 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 D1 l1 @& y
▲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
B7 E9 b4 S, o; W$ \ ▲入水扶正 : |- O! Q3 u7 s9 Q3 F# O
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！ 3 K+ T0 z# X4 u* S7 C; d
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挑战三：平台导管架安装问题
# Y7 i5 e& u5 W9 ~! F7 ^* ^* p 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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! \+ ~! M: T8 i" S ▲导管架滑移入水安装方法
0 y: V* v, z4 ]+ x' H4 @! f, w 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题：
7 O' v5 w8 D: C( L4 @0 f 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。 s* i; x) T" p$ G, a
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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。
' ^1 y! c& p9 S, i0 N0 C6 W 既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
/ D. _& S7 t* D T$ S 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！
' _9 W/ D1 q0 k* R 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。
. V! i7 B+ Q9 ]+ p ▲浮托安装 $ [% [( E5 S4 ?- R# y- ^# _/ h! s9 s
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。
$ W5 ^# T3 Z7 @/ q 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）) G+ |" g G7 w% H( P
▲“海洋石油229”驳船改造方案 , Y/ Y( l: n3 V* V5 C
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！$ ~7 a4 ]/ \% W
▲上部组块成功装船
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▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装
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▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒
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▲庞大组块与导管架对接处
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8 L: s8 b0 ~% n. l- k3 R- n% L$ ~ ▲成功安装，击掌庆祝
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- X: f& [7 p1 c! d% i$ Q: B$ x ▲荔湾3-1屹立在南海
A9 ]8 X: p% W1 H) G 大功告成了吗？NO！NO！NO！
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' @" f D/ j) \; q 挑战四：平台建好了天然气出不来
# M" e* L, P+ v" S8 a" {9 Z 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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▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
3 L, ]; Q6 c. r. S! x* P; z$ F 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ z) N5 q" l- T9 X; n( b/ p8 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。
6 ~/ A- N% O" n! e! ? ▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！
2 l5 Z: H/ a9 l* P& }& M: t3 o9 [ 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！ 7 |! m! g! C+ L) g! e( t
▼补充知识▼ 双海管清洗知识：
: g6 m1 h1 w$ }- 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。
, x- S: j1 s/ R9 u 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
% S2 _: W7 m9 ]4 ] f+ y' F 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！$ m/ E/ \6 l" M- j- ~9 ^& J0 y
▲清洁能源点亮城市文明
- F% `/ c% X) e' m9 V: O; a 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。
9 M; E! _: t! F& [* {5 T# m 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
4 J" j6 h X. J0 @ ▲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
% Y$ {4 z. f5 U- L/ _0 k4 ]& t4 ] ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
; r j3 W" F9 C1 D, B. _2 ]$ j; ] 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。
3 W- ? K# |1 v) V7 A* r" w) }' ~ 道德常常能弥补智慧的缺陷 D. V5 d+ T" D, E
智慧却永远填补不了道德的空白
4 m. F" b4 u, }( N! G) ^ 做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人
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. n6 q: x! h+ r ————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
7 u. p( d5 y4 U" W) o 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。—————————————————————————————————————6 q1 T0 D/ {; ?+ J) n
对转发的态度 G( t6 O) C! @9 V3 Q
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