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h# A3 k, U- F 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！ " ~* M9 d0 Q% Z3 M" p
============== 故事背景 ============== + I& I( n8 @: Q: U: F& v
1 Y+ v: @' \6 h X# Y2 M) J- w 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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0 X% r6 i; w& G' {& U ▲使用清洁能源已成为必然 / X7 k$ e3 z' i/ O! y9 X
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。 ( U0 {* H: j: P$ m* A
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! P/ c7 m. V7 Z- Y8 n% z# ~ ▲西气东输线路示意图 ; q. M2 M5 b3 T
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。 ; l9 v0 x* I1 U4 C1 Y
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！） $ l1 a) U3 |) Z! _0 c+ c! x, U
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。
9 T# M a% }* T6 e 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）。 ' P- ]; D& `. H( F8 [3 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。 1 U+ C5 ~8 c/ A! d9 h' p! p( 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！ % H% P5 D- Y! Q4 Z
========= 工程和技术难度详解 =========
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. i" ?$ K: s. E* T5 x, [. ~ 挑战一：开发方案难以确定 5 D* Q% {6 u) o" b# i# _ b4 H: R
难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！ 6 N% m; S) a+ h- m* D( Q
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▲荔湾3-1气田地理位置图
8 B. Y1 c4 z- K m1 o) R5 a 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) }# r) v5 T0 s' f* p 难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 ; [& A& [& G0 [; G [& n5 x0 O
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。
, ^- R7 z6 G3 Z" f' U4 U* ~& B) {6 P% h ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ 7 W, Y4 g/ y w' O2 S$ z7 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。 6 u# v2 Y" k: }% X V
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& V# [" z" L% k* E) K4 V+ q- ^ ▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
. W7 W; y+ q, z _ 1.深水半潜式平台
6 E, E) l+ D r; ^! \5 ^ 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。
( Y( \" F0 E1 _# ^3 D1 M ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球
5 f+ W" V( h; X- p# i- o 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。
: a* ~& i6 V: | ▲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 S) z* O, c$ ]# Q" I3 t 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。
2 N) u8 p! k$ |( z) j ▲三代Spar平台水下生产系统
4 ?# G$ P4 g+ I# q- Q 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。
+ v1 F) ^% t: b" b6 e6 o' k* h; n% x ▲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0 t4 N2 E) `$ E, j0 [; v
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） 3 ]6 s a0 L) d1 E7 M \
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） 3 h6 J4 U* _) w/ [
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
* G( ?; e% ~ e# ^ 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。 $ ^( U* F; ~1 ?. [
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/ D6 t. x, e, `! W/ q; B
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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* e" z% A& ]* `# b! Y7 p ▲荔湾3-1气田开发方案) d3 E9 ?$ i0 V8 T" ~9 J
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 U) r' k& u$ q
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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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D2 v/ R# h" A! r6 F$ U 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。 % W1 s' c2 u: ^
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6 F' A1 F. V, f+ Z) H3 m! K ▲荔湾3-1气田整体开发方案 " F( j& ]. H1 u9 ]6 m
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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 @+ T: |- U; _+ O
7 D. F5 d6 { D* U1 c; u ▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。, S8 G- r+ S+ B; ^
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▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。
. t4 u' d* j% q0 J# 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）。/ o k2 [/ U- u& v; @
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▲导管架建造方式
; l' K& P2 |/ r 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 i8 S8 N, t7 O A( j 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！
3 ^( j( A8 f H) \ ▲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1 X% @9 C5 M7 ?3 F# Q) Y" O
▲入水扶正
! d! ~4 P! H* N% { 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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1 Y/ F8 V- F1 \& f. k 挑战三：平台导管架安装问题
" B, z& K2 f) f* D6 d @% I 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 / E* {0 i3 L1 }; D- N+ [
但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题：
& j/ r. }" \+ T9 t1 h e( @) j 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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@# G3 V% j) D% f ▲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。 ) E. i9 D2 m& b. b
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
' `% j# A/ l* Z3 }2 J 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 u# p' }' E" t! k* N5 a8 y
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。
. n0 _7 R' u6 W7 p. E ▲浮托安装
1 ~ ~; P% g1 k9 y6 t 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。
1 v, x3 J( u" m3 G' [" C* y* B 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）8 T1 Z) T( \' I
▲“海洋石油229”驳船改造方案 " ]) I2 V/ w+ r$ Y' O0 D* q( C
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！
3 s9 k8 g# r+ ?0 G: e ▲上部组块成功装船
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! v5 U! x$ [6 @4 w" j# @ ▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装
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6 G# b0 A) c. w0 i) f0 W8 H/ D ▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒 8 I; U0 v5 {# f, x4 K- f; [
5 [8 y9 {1 _# r% ?7 l' ~ ▲庞大组块与导管架对接处
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9 A+ ?: j& z# d( D. O ▲成功安装，击掌庆祝 # ^5 ]7 z& |! p1 C, r+ }9 Q7 h4 o
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▲荔湾3-1屹立在南海
) m0 y! }7 _4 V# z& h" E) u* ~& V 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
5 x# ]% \! E5 c& Y) } 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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# q2 q5 {$ s8 q' P- |( r ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
# O$ e$ U% k$ H7 l 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ 2 D/ t% g, }* ~2 u# p- v5 s h" |
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。# q/ Z$ W3 w) Q8 U u$ |
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！; I0 ^) g- T3 p' Z" W% N# 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！ $ h- s. H+ l2 L9 V4 \; R: |
▼补充知识▼ 双海管清洗知识：; F* F( c9 M1 ~- J( [% D3 g2 ^9 v
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。 : b6 u5 a- T5 Y6 g5 I5 E1 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 0 b" {- ]: e* K- Y# F5 c) T# a5 @& u
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！0 v+ T% ~. x+ o2 o G
▲清洁能源点亮城市文明
8 M, L0 f+ |7 p2 {, |9 D2 o 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。 % }* g* T. p' E# N# h4 L
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
: D) S: E# N0 ?1 B# T3 N ▲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.html8 H. ?- y! ^2 o8 ]
▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
( r1 H. m0 S, U 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。 ; t. F. W- a/ I, e+ q d# S0 u
道德常常能弥补智慧的缺陷 , H6 J& u e9 S4 a; |1 {+ }1 ^; f
智慧却永远填补不了道德的空白
0 r1 Z k7 k6 G1 G1 k 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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% X0 T1 S* `. j+ l* y/ f8 j! i ————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
0 a0 o3 ?8 k' g2 Q0 M8 n6 d 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 Z6 S$ Z6 j, A, F9 G 对转发的态度
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^* N) Y& d- c& W7 O 欢迎广大用户转发到朋友圈，和更多朋友分享知识的价值。 9 i/ p& c/ a3 r0 U
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& A$ l3 ^9 k. ^, [2 y) @' E% }+ Y6 y 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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