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/ E' |( k. w/ N) H: O+ x$ u: N 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！
! k& I8 T6 ]4 t, `5 u( y ============== 故事背景 ==============
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* O, y3 U9 ?9 q/ b1 y5 t8 \7 j 记忆中的香港阳光明媚，风景如画，可如今风景真成了“画”
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▲使用清洁能源已成为必然 0 U5 r7 G& h5 f- i7 A$ b8 Y( t
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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& t! `, g6 [ K: }: {. ^1 Z0 Q5 J ▲西气东输线路示意图 : G9 b6 Z5 b# m, i# s) E
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。
' I* h3 e; {/ P$ f" o3 O 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！） / E% q: K U6 n4 m
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。
n3 f& }" L+ E8 G4 J3 O2 z 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）。
2 L% S5 u- R/ t$ \& d7 d 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。
+ G7 k6 S" X& @2 E# S6 g ▲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！ % e. D( |0 p6 n: E% X# j( Y7 T- u
========= 工程和技术难度详解 =========
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. C/ w3 _; F! c3 N+ f. K 挑战一：开发方案难以确定 . l6 d3 @& M& s ? Z5 n& i
难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！
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▲荔湾3-1气田地理位置图 5 B9 t$ y9 O' h2 M1 D" F
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！ ; B9 { {' ?: w2 K9 x
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 , Y- n4 t- l$ D% @
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。 : _* G& l6 q" Y5 Y" C
▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼
3 u# K6 [8 D* G3 h 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。 3 G, g \6 Y/ ?! Y+ ^0 m
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4 |3 U1 v1 K9 X p; p) M1 M, b# J ▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
9 }/ J5 j, I) G' z 1.深水半潜式平台
" o4 n& P7 h) Q0 B( Q" u: o 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。 / X# d$ t3 A& J" v
▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 2 V$ z" j" x; _
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。 6 L& _1 y! h5 K8 r3 s; @4 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
0 t% Y- \( x I" J( i) } 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。
( w/ b, C8 m5 k7 h7 v1 N Y ▲三代Spar平台水下生产系统 % x' r: J4 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。 8 \+ G$ h4 Z8 R
▲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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* O7 @2 u( o7 {4 ` ▲方案一示意图
( k; a# ]5 l# c 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）
* | ~$ y0 V& e, F& a" n 方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端 # N3 E' \2 s n* N. R0 k
6 ?& R! s) H; P. w& V ▲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）
0 E R" |7 i6 r0 t! k 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 ! v; |8 e0 ~7 D, n Z* Y
5 Y& ]! r4 Z9 L5 j$ ]9 y4 H 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 2 P( x$ s5 B# A
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▲方案四示意图2 ]/ g0 w; u) r( S/ y/ G2 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。
" E5 r' h/ G% i/ E 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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▲荔湾3-1总体开发方案
8 v3 ^/ d+ J9 }. H 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 g+ L" N' m' c( F6 ]0 i7 @
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▲荔湾3-1气田开发方案
7 N( a8 F6 ]. F y V 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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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。
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▲荔湾3-1气田整体开发方案
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9 M3 ]) s9 s5 [ v 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。 2 K! e2 y2 W& |' t$ [
4 b1 f/ v9 b- v- k& z# k7 T, \+ I ▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。7 P1 _3 h" i( a% \4 ?9 t
0 e* ^# V3 d' j. J3 Z: x* t l ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。
" @: l, N3 M, o 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 8 v. C7 l, }3 U* I- d4 b
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）。
* e. }7 u4 ], _% p 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！
; E# L B0 \: h; G. @4 o! {5 p ▲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
2 H: {8 H* c: k8 \" k. L. | ▲入水扶正 5 \- B* H5 u, E) r9 q! | 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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! m) c& x, z; q$ Z 挑战三：平台导管架安装问题 ' R7 k8 M' t0 K
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。 f9 p! g, F3 [, p# P5 V* ]8 ~
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▲导管架滑移入水安装方法
6 ]/ d- G# f4 x( q1 ~3 U# i 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： & } y& |' j9 }/ I% {
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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1 V! b( r# b6 U0 } ▲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。 # }% J( I: R% P; ]3 A q' S" c
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？ # I9 h3 ]/ i6 l9 c$ n& l _
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！ # P }6 [+ u, T8 o# p( 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。, n9 O. H4 z- Q! s x. w( M
▲浮托安装
% [8 K7 u* E0 ]7 ?) I 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。
& e. w9 b: P2 @) n8 p/ I 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）1 q/ y$ W) j7 s( {" {
▲“海洋石油229”驳船改造方案
+ s+ }8 u% G$ V 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！+ I) G8 U) C" Q: q& H# h$ M
▲上部组块成功装船
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/ G' L$ V' f4 C, \8 H# ~% b4 J! p ▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装 7 Q( t* w3 a" s1 F8 Q3 L' M' {/ X9 X
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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 ( \" {8 H% s* w. y7 D3 ^3 e9 L1 N
2 T$ R% u1 j6 {: k) e4 s ▲成功安装，击掌庆祝
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$ Q$ ?% r# V# [2 j ▲荔湾3-1屹立在南海 : c3 e7 ]( z5 I& a; j! B; ?) d
大功告成了吗？NO！NO！NO！ ) e3 n: L% D1 ^* }9 }
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4 J' W& e8 l$ Z6 `' s4 \( S8 o 挑战四：平台建好了天然气出不来 * s3 g/ S! n0 Z% O. N5 _" ~5 f
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。 0 X- D& U/ z t& V+ r, H5 ^
- n5 x' E5 m. D! o1 O ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
! S1 @! {6 t% ~% P2 h& F 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？
8 | X$ x6 c1 @! f4 _4 f 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。
9 u' a. a" E: o: u% p/ u ▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！4 U* U& D1 l" 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！
8 {6 C+ M1 K) m4 F/ Y; [; k" @& q ▼补充知识▼ 双海管清洗知识：
/ [* q2 H& t( L8 q7 d# j" H 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。 . j0 J! Y* |; T
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
6 z: C# u' l: Z' Y% e! K' f$ |" J- 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！( p* r0 J# V! c" }9 ?9 g
▲清洁能源点亮城市文明
; B3 l9 w' q, [$ 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。
' n5 m0 B% [ S 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
1 v( \ `) y3 M0 {1 n* s0 N2 X ▲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( A8 d+ j! ~5 s: E2 N6 I- T
▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
' ~ E- s) C* C" `! X' I 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。 4 G9 q' y2 v% t* v2 n9 v
道德常常能弥补智慧的缺陷
8 V& U7 b6 F: H 智慧却永远填补不了道德的空白
+ `& a- q: Q* Q# H7 H# i 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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* B9 b2 N. I" R2 x9 [* e. m3 @ ————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
) |- o! J5 F% f8 X9 T2 }: z: g' E 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。—————————————————————————————————————/ m+ d5 o2 T9 b& ?
对转发的态度 ( m: X6 b8 ~) Y8 }& A
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