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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！ ) l" c: \; Y! Y+ j- `2 I6 ^
============== 故事背景 ==============
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7 k) R6 f0 M7 f" Y8 |5 C' t 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
: C- B4 z4 O+ G) Q 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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0 N' ~1 P( Z* M ▲西气东输线路示意图
$ {) ~+ D* V. w% [- i1 J 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。 * D- u& x" a- g: E" @2 M) u
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$ f9 X( |! g
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。 5 N; f6 h% L0 [; Z1 H3 c- N' f
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 _! U# r$ w4 |1 n 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 G$ k1 s$ h% p: w% 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！ 7 d, c. x k$ J6 M
========= 工程和技术难度详解 ========= u4 }7 ^* k' w$ P
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! f a- l' z4 ?! F: j' a% r 挑战一：开发方案难以确定
5 n+ Z" y3 Y* s5 N' o; E6 Q1 Q% z 难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！
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( d7 q. h, H5 u ▲荔湾3-1气田地理位置图 1 Z$ I( M2 g3 y* u& h+ ~
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！
% m* R Y: ?% d 难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 # N2 N; e; z1 ]) G
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。 % Y+ j7 T8 ^" ]9 n# K; J3 a
▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ , o" T, G2 ~& g' r/ ~
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。 " i8 D* S C. e1 P [
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# x! b8 r- F) W" A# j# s ▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
( P1 L# X) Q0 d7 ^ 1.深水半潜式平台
! q2 u4 n C3 K3 i' [4 _) M 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。
* k- k: _% p0 ^% j* V, O- H# n ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 {! {: k3 h5 X5 j* C P7 [' M
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 m" ^8 ?) \, q* ^ ▲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
7 X* s( f3 A! z3 v 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。
, w6 Y0 j; d0 z; Q i* n3 H( l4 K: P$ ` ▲三代Spar平台水下生产系统
( y" b6 g6 f5 \- h) ?$ f 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。 7 V% ^+ v. g, w* K) j5 Y. s% x0 z
▲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; O7 q9 b. |. v
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▲方案一示意图" M- G% `/ C+ [9 [
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）
! r& K1 d$ k9 e8 n 方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端 6 D/ T6 l4 Z# g' M/ R( M
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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）
' u4 W- E" F* }% y* P9 B* f0 t 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 ( G5 I0 @- `$ z( J' {
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" A. ?. K5 o+ C. S1 e, H$ M+ \ ▲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 {2 y+ ?# H1 l
- p; c+ z. s/ h! F ▲方案四示意图- j. J# G; l! 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。
+ q4 h6 q; u3 q- m& f+ j' s 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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4 e3 A- \, O u) N ▲荔湾3-1总体开发方案
5 ]/ I8 Q0 m6 v& q 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。 1 u& y# c2 @0 R+ U: S
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▲荔湾3-1气田开发方案( T1 R# v9 h z8 V+ l
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 f7 [, t! ~$ [ \' A$ z: ~
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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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2 z( h' r% W0 R7 f. q ▲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。 ' L) L8 J9 p5 l7 ~3 h9 [
% P6 L5 s( a2 b* | X3 W$ {& C$ _ ▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。) G& g: j, a, g
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▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。
% W/ S. u. I B' b# c8 V1 G* T 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）。- x4 [/ g6 m- j |% L% a
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) B( T3 ~# v1 j1 ^0 B# i0 M ▲导管架建造方式 5 Q. T! Q5 }9 }" f- G$ e1 g
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 _6 z* K9 U2 o$ U) 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！
B$ X! \, o& i! j. a ▲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
% B6 A' r# B+ J \ ▲入水扶正
1 x. E2 G. K2 J! Y7 K4 z- a 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
' b1 Y7 } g6 s 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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; L% E% O) } s6 m, p4 \- Y ▲导管架滑移入水安装方法 , R3 {3 o! { q/ r
但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： . E c' m V; 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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8 I1 N4 C) Y0 Q* w2 U- Y1 n* X- x ▲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。
+ C" z9 J% k8 ~) l) [2 V4 q& V 既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
- d! _/ ?0 l( M2 i 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！
4 V }$ ]2 J0 h% f8 y, A+ Z! t 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。$ U [5 {0 K3 s" l9 a
▲浮托安装
9 j% B9 { `* a" 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。
( H- i5 Q+ F: |( X* k; ~: 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）
* a! P2 C# u" _7 L0 P8 P- k4 L ▲“海洋石油229”驳船改造方案
+ R* T( Z+ z& u& I" ?$ O& R* N2 ^ 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( Z' \$ }- |/ w& P3 Q, ]$ P ▲上部组块成功装船 6 O# q8 y8 j7 E% S) _. w
2 o" L( n k0 ~ ▲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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▲成功安装，击掌庆祝
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▲荔湾3-1屹立在南海 % d5 [$ Z% O2 }( E
大功告成了吗？NO！NO！NO！
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挑战四：平台建好了天然气出不来 9 ?2 Q7 z, |- J7 h
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。 |; e6 R# V+ j [3 |8 g( h
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▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
' K, G/ O; H& K5 j5 ] r' r 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？
0 U0 t/ v. q, b( B1 A 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。+ R/ E: H' F7 ^
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！
( u1 X4 |% x- L( G% \" B, ] 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！
* s; K, w: |* v5 X8 d0 \( c ▼补充知识▼ 双海管清洗知识：
3 C) r4 a8 g, X- H; R0 h- g; o 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。
! l: l# {. [+ T: a( } l 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
4 v3 G! f K3 {3 m: C) E 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！
1 u% |8 k6 O0 k7 j3 ~ ▲清洁能源点亮城市文明 2 \7 V# u3 F: I$ k0 P" }* m
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。 1 c- w, D0 c! A) u/ x# T0 a1 E4 h
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.html9 v/ N( s! R2 z6 B% n( m" ?
▲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.html9 _% M: u& ]8 {( }5 g0 q7 z( c
▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下） / N: k1 o0 F: X- B. t" }* A3 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。 # m& ~5 `( J3 }5 }! W3 w4 k
道德常常能弥补智慧的缺陷 ! L( T- n! n( ]& d1 f& H
智慧却永远填补不了道德的空白
5 A+ X0 B8 Z; d( U" A1 l; @* _ 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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J# V9 O/ R! Y4 H; ~! P/ o ————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
( L A. ~" g+ y/ m* _' ] 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 V( |6 o- c( s' s" U+ C
对转发的态度
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