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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！
& ]# G8 y# ?7 s4 e @ ============== 故事背景 ============== ; @0 t0 i2 O- E' J8 t
0 z2 v6 M& @2 n& I2 G7 J$ D 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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3 y7 I1 i$ Q; p7 O. ^ ▲使用清洁能源已成为必然 9 Q3 f! e0 p6 W$ N
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。 / D: |) w& q# U6 v! Y3 |, M* x
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0 \8 M8 G2 W' L; a/ O ▲西气东输线路示意图 + M5 Y% l6 ^ z5 `) T& `/ b1 H6 p
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。
: c/ {2 |; [* m 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！） . o' r" j6 H% z! y+ 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。
7 T& E. Y4 a4 f0 ~ [0 y; 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）。 * j3 n, n, m7 o0 V9 Q u1 T
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。
3 Z. |# _1 c4 S8 Z& G3 j. @3 [$ g" 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！ 2 t- R% ]1 X% d
========= 工程和技术难度详解 =========
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1 B* j% d$ X2 [' J/ B: A6 i y% O I 挑战一：开发方案难以确定 + q3 v9 h5 t; o9 G! O& L% c5 w
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
$ C4 `" ^: b* N2 ? m+ m 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！
- d. Q" @/ g2 s3 Y 难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 # I1 f C9 [4 H' 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。 - J. _6 P4 R7 P# n5 D7 I. v
▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼
6 q) x3 U& o- T: \ 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。 $ g" v8 j2 ?5 r0 W* g) \0 J
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▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
6 l5 i/ U. p5 ]! F2 S! R3 t8 i) I: i 1.深水半潜式平台 8 n: {& s/ m) W# I
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。 6 R A) X' ?" E( r: @
▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 . U c4 ^; j" 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。 K7 @ a' J& g! M# W, o
▲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 / U4 ]; g# O, B* J3 U* w
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 J2 H0 D& n' y& l) W+ P
▲三代Spar平台水下生产系统 " u7 N0 F- \6 t1 y: n' g
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。 " g4 J0 Y* u' L/ |
▲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5 ?( d. N0 D( S3 d
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）
* }* d' e9 \: B4 L 方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端
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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）
$ O9 p( r3 w8 _ 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 - f# r6 { G, ^: y# s5 ~
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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 0 Y3 M2 M% P; s
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▲方案四示意图1 }, Q9 f8 p7 S. u! h
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。 0 u/ x0 v. e6 |7 d+ h, m% f; o
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。 / |4 e M6 ~/ s# i/ {% ]
2 \* T' |8 U& ~- P, o& | ▲荔湾3-1总体开发方案
6 ?$ e% `7 I9 {$ U2 @! P! W' @) y) ?7 j 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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+ t4 p$ O# g$ {0 c" w' s; @4 k ▲荔湾3-1气田开发方案0 D' ^- H/ _& ?6 Q
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） ; F% n# ]8 W! K; a2 [6 z
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' R& N0 p: O: E: S) A% d( @1 N ▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。 4 T: f+ t' g1 D# v' X
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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。 ' e6 f5 v+ l" p) [2 D
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▲荔湾3-1气田整体开发方案
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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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1 Y8 [: e2 s( u ▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。% W6 a0 d; G" h, o4 H6 V Z
. u G' \% g8 t( L- \; I3 x: B( S ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。; j& F; U1 E) \# e8 Y% e/ p1 ]
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）。2 e3 T1 P4 y; E/ z6 `" f! s9 j
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- |0 i% B9 g* K7 f. ~ ▲导管架建造方式 . I# K* |4 X* K
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）。 4 q& M+ v6 Z$ t! ~" ]# o
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！ 5 [6 s: |. N/ @; k0 q9 ?& u. G
▲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
7 G9 v. r y0 M9 ^, y ▲入水扶正
x B% z$ J7 l6 O# D4 q9 W 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！ ; E7 g" W5 V& R: ^6 C2 }' L& x
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8 P" p9 z' a5 C7 f; C 挑战三：平台导管架安装问题 # H% I/ R6 k+ t' ^& F9 D# 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。 ! T9 r/ W! E. H: P; d* q
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▲导管架滑移入水安装方法 # i7 O7 u& ]9 ~) A
但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题：
5 @" i; L9 Q6 w' N( Q* D9 Y8 k 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。 " Z! Z( _: [- M3 m4 h+ R* d
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4 Z5 m; Z! X. V+ U& }4 U ▲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。 , M0 _: G# [! T
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？ 7 S1 b6 V( Y7 |- U' j0 B% g
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！ . J+ e0 Z1 u. h
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。
& U2 h9 P' {" U. _' _ ▲浮托安装
$ O# y9 l$ _& G* c9 m 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。 " Z: ~3 o7 y( i( v0 `$ 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）6 W/ ?2 s" \* V
▲“海洋石油229”驳船改造方案
: u' }0 B6 X7 W% D/ e 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！, t `' [5 r1 d- Z
▲上部组块成功装船
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) c. B6 E- S( |+ k/ B ▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装 3 O; r5 ^+ z5 J5 o
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▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒
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4 j0 [9 N' Z: |! \1 i% G& v ▲庞大组块与导管架对接处 4 `" f7 d) s; f, U
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▲成功安装，击掌庆祝 , G9 n. o( r$ Z* B. Z' D3 }2 }
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▲荔湾3-1屹立在南海
7 o- j! ?7 s9 ?, l4 s$ [$ c 大功告成了吗？NO！NO！NO！ % C, n8 i$ y7 Y% R' Q% ^
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挑战四：平台建好了天然气出不来 7 e" r) I. F8 H& q+ }% c
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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- X$ h" e9 M4 }) N$ Y$ ]6 ~; j ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
" ]$ a! }- F* P, Y- B 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ 9 e1 N# l, j: @/ Y+ I
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。- s2 Q( L( U6 J% Y7 W F0 ~
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！
' t! r. M# G6 M0 l% k0 c' ?$ I8 p9 O3 k# F 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！ / h4 Q' v, c7 H3 C. {! E
▼补充知识▼ 双海管清洗知识：2 h/ Z l. K2 l5 D
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。
, S1 h1 B& I L$ D" U1 k 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
8 V' g, B6 a" F- ^( L 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！
5 ]5 k( y( V j& {. X q ▲清洁能源点亮城市文明
4 @% I5 p3 \9 O4 y. ?$ 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。 0 _1 v. Y' U& _7 ~* T0 o
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.html7 K' f3 p5 R B# \1 c7 M; b
▲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
5 E' f. q7 C3 q" K3 L3 q! G ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下） $ y# c# L4 n, y1 l
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。
" r6 l/ E# U! D0 F 道德常常能弥补智慧的缺陷
! L3 ~ u+ h( J0 p' B5 i; s 智慧却永远填补不了道德的空白
/ x/ i V5 |- \, h3 Y6 s 做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人 # l, N0 q2 w J
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————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
3 v Z: s+ A8 G% M/ L% J |* U- { 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/ n5 h# n: N# D7 |+ _ \) O# G# E
对转发的态度
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; _$ N+ p8 B; \1 a7 a' R( D 欢迎广大用户转发到朋友圈，和更多朋友分享知识的价值。
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