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2 a. E! J4 P: G. v8 M$ d 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！
! e! g; @+ c# \ ============== 故事背景 ============== 7 \- v/ [- G, A$ c
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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”
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▲使用清洁能源已成为必然 0 ^# `6 X/ u7 k# V) ~
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。 ' `: v+ }7 l" f4 I* Z% h) m
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▲西气东输线路示意图 # I! t) K8 z6 X8 _2 L* F
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。
3 |! ~6 i! t1 h5 P* f _ 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！）
, ^' C& u8 ^+ J+ c/ V P- [9 I4 W 因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。
, Y! `6 B/ q! O2 o/ C% R 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）。 / H3 @. E5 H# o
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。 4 z, U* P0 e1 w
▲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 m9 |+ e) ^# h l& j5 O ========= 工程和技术难度详解 ========= . o Q; ?% j$ a6 ^
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/ r/ { f$ K1 s1 Y9 T* W# e6 @7 Q 挑战一：开发方案难以确定
& G6 d+ P/ B! V) \" z) g3 i8 W 难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！ % t9 w2 v) ]% N- _$ ?
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▲荔湾3-1气田地理位置图 / ~" p$ g: F. h. B0 H1 G$ W
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！
( |: y- `, K6 @- i 难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发
" _. v `4 T# ?* a8 Q 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。
+ C9 ^/ c6 m5 _& v ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ : g& ~- l) p8 R* j2 V4 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。 , H2 R' p3 e4 n' t( r( U9 s
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▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：, l7 ]. t. [3 _1 h, e7 j" a/ C
1.深水半潜式平台 7 R7 C# y1 U0 W
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。
( @$ M8 H- |8 Q0 k' Q& d% T ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 2 L" f/ ^, T7 c7 P7 |. H
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。 " h* h' |2 n5 S/ v' N! G* m
▲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
8 x; r' W4 C) z5 l' X, z5 @+ \" x 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。 % j# n k `6 `' W
▲三代Spar平台水下生产系统 * } {: ]. T: b4 m% w' r! o" N
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。
% F/ `# K Q7 v0 A- v/ z8 K6 D ▲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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* d8 y( u+ v: z ▲方案一示意图
8 I7 P z7 e) @) e) Y9 K" O 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）
! L# q. ^% p: `. N8 x4 H 方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端 9 w7 T$ F8 v5 ?" m" P5 F9 |. L: u
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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） % w1 j, C% m3 V8 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 + D* j' j. j" |* O9 E
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- o' j# v& G, O) P/ b' @ ▲方案三示意图
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; a l/ T3 X4 M 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 % v+ K# H+ J" L& Z H/ [: m1 P
2 u% d& A9 t; r( w' `6 K; ~ ▲方案四示意图 \2 G. \7 t! T4 H+ S
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。 & J2 C: ~0 e8 o* e+ r2 p+ h8 t
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。 2 i) s8 [4 v4 \& r
/ H8 y3 E! L4 l% y1 {2 Q) ^. M' I: V ▲荔湾3-1总体开发方案
6 g* E3 s: K3 d; T& m 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 w& ~# @% H) m
1 q1 I6 M8 e) e# B2 x ▲荔湾3-1气田开发方案- J7 ?$ Z0 g* F# K8 H2 d6 |. K
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。 8 U# @( ]4 n+ {& C( K
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- H2 p4 [( u1 R. V1 t 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。 % x$ _2 q; c; G8 [: l2 J/ G
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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。 5 N" a4 x7 t) d3 x8 |2 z
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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。: V9 S9 J3 M" p! ]/ f$ a
9 s% O0 x8 \6 P3 w0 b ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。$ y- l8 m( E5 H* P6 T* R
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 * ]6 c/ ?3 k* U
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）。 , a2 c0 f( 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！ . [# ]+ b d, t
▲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
! E0 s6 M. o ]# C2 e9 z ▲入水扶正
" h- E; u% b% G9 @! @ 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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挑战三：平台导管架安装问题 5 z2 U3 T6 O x, ]& c. }* a6 Y5 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。
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▲导管架滑移入水安装方法
8 P* b$ P+ }/ k 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题：
7 ` S0 u0 q! D5 w) `1 n 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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3 d! ]4 ~* B0 Y9 h; d" Q ▲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。
9 o- [) _) ^/ w f 既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？ ( z" _: ^% y3 A( ?
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! P" _+ n) W3 J- F# 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。
' H' A# @0 v9 ^. s ▲浮托安装
1 Z' }' s9 o; U0 P 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。
# d# z( _1 Y7 M 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）
2 j2 Z4 \& g, W ▲“海洋石油229”驳船改造方案
* G3 i& R, e$ l: f, T 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！
4 A' P+ [( T% j& y$ {, Y) S) m ▲上部组块成功装船
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- s' p- ~) T3 {+ F9 @- v, j ▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装 ' J# Y v& T3 d& _0 p4 r
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▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒
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3 p" n0 z# r- o1 _" ?6 | ▲庞大组块与导管架对接处 % Q9 s. }" I) v" S, l& Z* C
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▲成功安装，击掌庆祝 ' F3 @. C R# p. d
3 p( r7 H$ Y! l$ i1 H$ V ▲荔湾3-1屹立在南海 % v3 A# ~/ R: t( v: b8 F' ?" s
大功告成了吗？NO！NO！NO！
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4 D$ S0 X e# V! ~6 p/ W2 \5 T 挑战四：平台建好了天然气出不来
6 U1 U9 \0 e; b 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。 ! @' I+ t; l# S" J( j
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▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
/ f6 h- _$ R4 L; K, x 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ $ P0 @1 p+ S% B6 U0 L" s
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。
5 @3 B5 Z0 \1 | ▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！5 i7 I. K" X' P5 k) l
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！ 2 I0 n1 z8 F. ?) Y2 N7 V
▼补充知识▼ 双海管清洗知识：
F \8 z. ~2 m7 J; q1 t 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。 q( ~/ d2 X0 U! j* |
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 ( X; k( ~3 M9 O. V' i1 A/ ]# P
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！* k( r/ U- x2 i2 E) `/ P
▲清洁能源点亮城市文明 + i& T, R. O$ H/ A+ b
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 H' O9 f- p' H 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
7 N8 m+ ^" G! ~* T/ 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
2 j! R1 I4 u$ G3 j# H3 B+ w( y0 A z ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下） ' V5 s% p% B- e0 M# j8 g) j% f
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。
2 a! P) Z; U, i* X) M7 \' Y 道德常常能弥补智慧的缺陷
+ W7 O4 x/ X1 r T 智慧却永远填补不了道德的空白
! o9 b' f9 {" e! Z1 a' a# H 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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————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
# K, B) m4 L3 H! D3 q1 N 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。—————————————————————————————————————
4 B% G; O1 ?1 R 对转发的态度
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9 U8 l0 m& m1 I ` 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 R; V, G3 d* b) t! F1 L: w
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