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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！
" x: q- n- U) W9 @5 T ============== 故事背景 ==============
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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
3 D4 s3 W+ W3 p1 ]- v5 X; n: q0 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。 M+ H5 F9 Z' v& x1 y* J
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▲西气东输线路示意图 3 F* _! O0 L6 ~2 j5 k5 H5 m( |
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。 + u# \, f* b, F: b9 K
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！）
5 \7 f' b+ Y) m1 |6 Q K, p* ?1 n9 ?$ e 因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。 " g" Y. ~- E0 o6 ^( d8 k
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 t& P+ r: |1 m J
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。
& U" t) u2 ?; ?" D* O# e* @ ▲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 n5 j0 d5 B7 D8 L$ I5 f9 _# |
========= 工程和技术难度详解 ========= " P' t4 o z5 `: d, j# z5 n
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* S) a j( d5 x9 z9 u7 J 挑战一：开发方案难以确定
) [/ f$ r. R: T( i1 }" X& x: Q 难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！
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8 C4 z$ J: Y. \4 c( s ▲荔湾3-1气田地理位置图 5 [) c/ ~7 }9 q: h2 Z' E9 N1 n9 Z8 n7 D
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！ 0 v, S% B) e0 E# K [: n k
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发
* Z: s( T! |" h ]& [2 O) m p6 { 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。
: R2 J/ ^; R: T ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼
% \$ U4 x6 P( S2 p! 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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▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
6 Y, y. V% R6 a- A% @ 1.深水半潜式平台 2 V1 }3 u( {8 J) B: h* @- 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。 # z* c. {. R! l( v3 |3 Y
▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 ; p; P! g6 u8 i; k l3 ?) I2 F4 {8 E
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。
+ R2 M+ h$ l A4 B P ▲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 - t, j, o/ P, m- {2 _+ o) F
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。
0 g# X/ N5 s+ [* {5 u, v ▲三代Spar平台水下生产系统
9 T. P' q9 G' r' ? 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。 1 z8 J1 r o4 Y1 Y
▲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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3 w2 e6 v1 u z; S- Z# G ▲方案一示意图& E4 G3 b" d) V* i
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） 6 d) X# V" N `+ _4 _8 m; K
方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端
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1 I* t9 f# l6 Y ▲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） ' L. d) I; k3 W+ V3 Z2 C
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
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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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▲方案四示意图% W' Y" f4 f! S) a+ |
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。 3 \. Y2 i: Y' ?: S s- I
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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, k r6 m2 ?4 y* I2 d2 }( v ▲荔湾3-1总体开发方案
( a j/ H2 I# o( b4 i8 p1 F: 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。 / Z% L: Q- y! X# _8 V4 q$ P
$ R4 X% ^& @' m. m, n ▲荔湾3-1气田开发方案 l! B5 Z# f3 o
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） ; ?8 f/ z8 D# k5 l7 c! T
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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。 1 p7 m' l. K+ C/ Q
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▲荔湾3-1气田整体开发方案 ) H2 b+ q- b% w7 I' q C1 s
: E% J' E" f; D% M3 s. r) D# S% K 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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▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。
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6 H# a* I. A9 f ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。
' F7 e' k- @4 z! K, e$ n) F; ~ 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 2 N, c2 X3 `' K1 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）。 . y( a( N7 h/ z# ^% f8 _, d* 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！ 4 `+ k3 z* C& \# r9 @4 {$ P% g* J! l
▲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
: @ m0 r6 o: w- B+ b ▲入水扶正 5 r" a# I4 _% ]* ]: \
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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4 H0 d/ K8 o' m( n/ e; N( v 挑战三：平台导管架安装问题
- \9 R. M) M5 z4 P b9 y 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。 7 d* e3 |# ?' n
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▲导管架滑移入水安装方法
! |: b6 ~2 v% W1 b2 j8 ? 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题：
% x/ o8 r. k, N4 d 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。 ! }0 W7 K( Z) o
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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。 S2 z( Z4 ?. z+ } X0 X! R
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
- B$ y) Q) r! p( i( A- p" _0 Z 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！
' f) Y6 e5 e. i @0 j" N 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。! h8 X0 R. Z# ] o" z
▲浮托安装 - P: ?6 E7 B# k6 t! ^5 E6 {3 g4 H
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。
4 I* Z+ M8 f! ]1 c3 R! 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）
9 J' m7 `- i& m6 g9 {8 s& b/ N, j% |3 C3 R% k ▲“海洋石油229”驳船改造方案
3 z; e! J: ], |1 I! P7 t/ Q; m 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！
6 W) |. l3 p% c$ W0 g ▲上部组块成功装船
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! I8 ]/ _7 G- D$ X ▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装
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+ p! y- B* v6 T6 l ▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒
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- d. Y- T" j; E2 ^ ▲庞大组块与导管架对接处 : R# Z0 e; Z: R4 [/ w
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▲成功安装，击掌庆祝
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3 c& \( n, b5 U! k7 ?+ X ▲荔湾3-1屹立在南海
_5 A0 o5 j/ H" Q! n) o# \ 大功告成了吗？NO！NO！NO！ U! D b) `0 Z
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挑战四：平台建好了天然气出不来 # g' R2 t- o& j ^/ _$ }
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。 ; L/ U) p; z8 |" D# v0 c8 G
, I5 @+ ? ]; J+ o* S3 |0 c4 u: q ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠） " h9 t. S! ?9 D$ _, W9 t
最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？
6 K4 U2 S% O9 _0 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。
( g7 C. w+ f; C Q# d4 k ▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！* B0 M0 H5 {. n2 `: P9 a
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！ , [/ {0 j" `" S
▼补充知识▼ 双海管清洗知识：& f2 E! ^1 ]9 r9 Q
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。 ' J: v+ `1 j- ^6 I6 B/ I E8 [
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
' M" b' R. z/ B" M( b 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！7 y9 c; Z) b. E
▲清洁能源点亮城市文明 ) q. i! e; i. B, b/ z! k- g7 J3 H4 n
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。
3 ~ s+ w2 X8 r% P2 ] 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
- s; d& \2 \2 i% ~5 ^. T5 i9 M* 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 S* Y4 g+ s2 ?3 q, R
▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
5 Y9 n9 Q6 W1 A: v B 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。 * I+ {. c( r( ~6 d6 X4 b
道德常常能弥补智慧的缺陷 * l" K! g! v8 Q# o- C$ {# t& v
智慧却永远填补不了道德的空白 - i* a% M: q2 _
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: ?) l( R; {9 N3 X3 g/ 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。—————————————————————————————————————$ M% N. U _6 I) i! u
对转发的态度 + ?1 p: c0 c9 x- }+ h9 j1 T
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9 e/ N7 ^& r* x% e$ H9 U 我们也愿意与价值理念一致的媒体合作、分享信息。但媒体转载必须先取得我方授权。
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1 L4 \* C6 ^7 X2 M 如果你对油气行业的某一个领域有所研究，并且愿意与更多的人分享。随时可以联系我们，相信我们可以一起努力将文章做到极致（做动画、编辑视频、配示意图、润色文字），如果顺利发布，我们会著明作者、共享知识产权并奉上稿酬以示谢意！
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