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0 b0 H" L1 s$ G c# H 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！
1 i+ S# N0 O8 t2 X ============== 故事背景 ============== , g* T+ D; T- }/ a
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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” / A( I, Y5 N/ z* \5 h
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▲使用清洁能源已成为必然
8 w0 w2 H- Z3 M9 i d' [+ k 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。 . ?- U8 n& Y. w' d, x% r8 X
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▲西气东输线路示意图 9 n; q+ j/ k( ^
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。
0 i8 c5 b, c' y. Z" M% w 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！）
- i3 V- A+ ~" |( f. O 因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。 # I; K* J: Y9 L
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: b& Y( O; h! w, {: V, x
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。
1 W9 @/ f4 P+ ]/ L ▲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！
7 Q( ~1 U' u W0 l7 s ========= 工程和技术难度详解 =========
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7 Y5 N- n/ V! Z$ M5 ~* y0 t4 Z 挑战一：开发方案难以确定
! E8 ?1 M( K# u 难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！
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# _# P5 z" }8 r! Z) e ▲荔湾3-1气田地理位置图
0 v0 H9 {- X0 r4 F. ^- `+ [8 r 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！ 9 E2 L& }% L, o5 S% X
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发
8 N6 |3 V3 S7 l" R- S3 N3 J, ^# N* 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。
1 K5 R' B4 ` Z, p v" D. K ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ . P$ x4 c3 V- U! q0 H/ ~2 k
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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$ B# {( R3 W# k% X9 d ▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
- H: {6 A1 i/ ~! f" C+ [ 1.深水半潜式平台 4 s: U8 Z( K2 x2 @- X9 |9 q
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。 7 d6 D) o4 f" Z' o$ X; ^
▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 ! C) T* F$ T) I+ V+ F& W
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。 % O0 W% y" s. M2 d) b
▲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 ' Y- \+ W+ K5 x* l& j& \( O
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。 5 Q" k2 A$ {% L- K" h
▲三代Spar平台水下生产系统
" k+ w4 p' ^$ A' y% x' `1 t 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。 $ s J$ [% T3 R4 y7 K/ A: _( C
▲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
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▲方案一示意图
0 j. }: J2 D) p* l4 g9 [/ }3 N 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）
4 v& O" B6 p& k0 K* `* \* { 方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端 3 n& E5 |0 E4 {9 w" |/ Y
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▲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）
% k: v3 o/ _9 ^2 q+ _ 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 ) Z9 _/ g$ i$ ?- [
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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
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1 o8 ?3 D; M$ J0 J* e ▲方案四示意图
* O/ D* [9 o' q3 N 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 S+ p1 F; k- {5 Y* c7 }: ]" |7 \ 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。 0 ?; Z4 Z. `3 J8 U, z" f
& F& x3 Y' [/ n9 O5 p+ `( A+ P ▲荔湾3-1总体开发方案& W! ~/ C# p' R" R& G; ^ T$ r
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。 2 o7 X" I/ M, i
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▲荔湾3-1气田开发方案5 }. S- q9 ~, p8 f9 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）
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▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。 ' ]9 ?9 [! Q) a* w2 f+ S
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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。 ) l5 }+ v, D: a- W0 J
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▲荔湾3-1气田整体开发方案 ; e1 U" ~2 S" X
2 X* F6 N- k; G2 Z2 l' M4 G) S 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。 / s) `8 e0 _" H: N
: ~9 Z! s1 g" n: `- P8 j ▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。: ]: `7 H( i1 _7 B
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▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。' |! {2 k. K$ u- m0 e
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
. A: K" n9 c3 g: m 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）。 $ I, n! e2 s# L9 h9 w
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！
2 I/ l M& B& z! m0 W0 M. H7 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: \) B8 n7 M" C w
▲入水扶正
7 G% p6 Y) D) T8 w/ {" l 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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' [% \1 @+ g2 a: {+ g; |, c Z 挑战三：平台导管架安装问题
+ V4 ^/ V5 t; C4 B+ `- h: v( ^ 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。 , a+ Y2 V, ~+ g! O
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▲导管架滑移入水安装方法
% D8 Y$ r; T/ H F& ?* h" J8 b- y 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： " u" A4 O' s" m( X; _* W
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。
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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。
% f8 X4 z* M, ]1 X 既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
# X! z0 i! b; X- p7 i! e* ^ 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！ 5 N3 G% l: r) g1 U' j
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。
7 t9 x7 R' p8 P/ f ▲浮托安装 , b/ J8 l# L- F+ I3 z6 e; R
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。
. ?0 k3 P H" C7 @5 { 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）4 k1 n6 l' N4 m7 B9 x% P
▲“海洋石油229”驳船改造方案 ' E/ E: P) y5 S+ q
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！/ b$ t! J* g) @. D
▲上部组块成功装船 , |) c2 Q* G& q, p. x8 h* e1 b
% u% J) f2 {5 z* a ▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装
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3 c3 r+ g \6 d- k/ X& L ▲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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$ g F6 g% v9 t( ~* ^ ▲成功安装，击掌庆祝
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; a9 @2 h2 x; `0 y* O- T: i: W+ A ▲荔湾3-1屹立在南海 9 W! I! |( a+ H1 }5 \
大功告成了吗？NO！NO！NO！
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5 C, q+ I ~6 Q+ A2 `+ M5 B& Z8 v 挑战四：平台建好了天然气出不来 ' |8 R! h" L9 U/ l
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。 & Q" Q; e* `$ g, B: j
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▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠） 1 x: t* T5 j, q4 H
最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ : H S( _, n$ u9 q6 u
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。; S) V3 X- Y2 u: O' I- `
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！4 }5 H/ _' K4 T5 M$ s
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 j' T1 Q( u7 h
▼补充知识▼ 双海管清洗知识：5 {+ P) z5 h6 m$ a* f& i
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。
8 r1 U& Z4 T. I/ A 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
) d: z8 }: C, H8 S# n 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！) e, h* z7 Q2 \0 Y3 B8 U" f& e5 B, u
▲清洁能源点亮城市文明
' A1 k& c$ P ?2 U u' E 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。 * K7 G1 f, Q$ V) d9 Z1 l
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.html6 U x! v1 j, v+ ?& D
▲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
/ X5 R1 P+ a' m- K ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
' Y+ q. q F; ?+ H/ Y3 c 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。
/ g$ W+ u) v! N# j 道德常常能弥补智慧的缺陷 ) }, A) Y/ E! P7 `4 A4 Y
智慧却永远填补不了道德的空白
" ?5 s' R; z0 h9 |) V2 Y9 c 做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人 9 l( \" Q% O9 @ v
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————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
3 \1 \ d! b& i$ i 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。—————————————————————————————————————# D. D+ X3 e( v( \5 m
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