|
0 B6 _. N2 _- k$ R- i0 I 3 A7 _4 i" B8 I
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！ 2 Y% |4 |5 Q) D) e: |$ }
============== 故事背景 ==============
, @$ R' d( _. L) r" X ( h% R* a) {- S: ?
记忆中的香港阳光明媚，风景如画，可如今风景真成了“画”
. p' g ]7 K: o
9 m5 u/ U; f( q- M9 D/ ~2 |+ v ▲使用清洁能源已成为必然 ' u- J$ N, j; D! e! r5 [5 R
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。 - |# Y) H7 ~* P* f) R
: y3 w, r% |' t$ H& c+ w
* f# x% W1 X M. M- O5 o( v# g ▲西气东输线路示意图
' i. e6 N7 [# w" ~ 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。 9 Y7 X( B# J1 y: l0 a
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 p# e6 X* B. a/ ]+ G7 |' C9 X
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。 * a$ J/ b Z( Z' A5 q' u* P- j+ }
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）。 & s+ M' i8 Y" a8 `. ], \
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。 . q1 @9 m2 M' l% y) P! k$ u p
▲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！ ! g- [! t- Y, ]' O+ ~
========= 工程和技术难度详解 ========= / w. _9 C. g: Y" ]! Q: o) }+ c
———————————————————————————————————— 0 |3 O: J. B( z" B
挑战一：开发方案难以确定
7 O7 d+ ^( A5 @& b7 {$ c 难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！
# ^' u# x" W9 z
6 M9 D& j! x5 ]6 V ▲荔湾3-1气田地理位置图
. D: `% u1 b( j( g; V! Q& ^ 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！
) W6 |0 l; C$ ^1 _4 p 难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发
, D) n9 i$ n7 K6 G( r) S 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。 ^! t0 ~" X* Z7 Q. f8 ^) c
▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ : A D5 {6 f( y1 A8 x- Z
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。
4 U- i& L5 v% R8 m9 @2 C) n- H 4 u% e* i7 l, z+ Y' F8 k8 J6 e- d
, Y; R+ B" ], O5 X$ w
▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
) O6 g5 L5 @) R2 h3 S6 m 1.深水半潜式平台
% v3 P! e$ Q* k9 S- 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。
8 ~. @0 @7 b) w: Y1 J h ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 ) F( |# X" O7 Z W& X
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。 * b, ]. c# _& a; k# b
▲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
# d3 S" I/ V3 H3 Z8 L0 z3 ]9 F8 l 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。
+ q; U w" U( |% s) w ▲三代Spar平台水下生产系统
5 C7 M% D: s+ p# R" E 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。
' h. \8 `0 n& Y7 ^; i7 ?; s1 g ▲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
5 u* j F* d8 O/ V- p* } $ W6 I' F* a/ f. C* `1 E
▲方案一示意图
1 P, a& ^. f. B' Q. _" 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 H/ H+ l! C1 H
方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端
' X( A) R! {0 e: R
B3 e6 F U {! x ▲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） ) v7 Q7 y. H1 }0 I
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 5 Y9 ?0 v6 [1 A7 k
0 @/ A- M8 T0 V2 q+ i+ o+ k N1 D2 H/ p) u% g) q
▲方案三示意图
& H) }& C; G' z# L7 ]( O 9 f8 r* x+ X9 t
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 : S( `% e. ]8 F7 h% ^3 R
/ b+ X7 v# J' b0 a# {$ C* [
▲方案四示意图
^8 n- ~7 P1 R% P. ] 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。 * _/ ^' E# E5 Y, W; Z* b" G# S$ W
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。 $ o9 r% E# \/ \8 }! F0 I# z
, K* t$ P3 M! m) g; h. V
▲荔湾3-1总体开发方案& v. [. q0 d& i1 P
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。 7 Q2 t8 H, S5 |- S6 C2 S
- c' }, a: @( M! g- g2 O ▲荔湾3-1气田开发方案
; c" C! n& J: {! H 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） 7 M7 V, v3 Y; P' i+ H, | B
t2 B, J0 n4 g/ V5 z" T
% Y: R V& }/ h
" P% @( `! p" c) F5 i! R' x. x
8 ~+ u/ E0 y3 Y4 z8 }6 {' z. J9 _ ▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。
/ T; O7 q( _# E% t, w
4 \; m4 c* x; W ———————————————————————————————————— % d: Z W" k+ O) A* x
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。 # O& G' P* K2 l: B! D
! k4 v) w& ^6 v( n6 n, @9 b 5 y. \$ A% m X& O7 q3 y0 Q
▲荔湾3-1气田整体开发方案
6 K/ m+ H8 \7 x + }" `' b( Z$ b! r& {, G* p
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。
6 i5 n7 }! f+ ? 3 Z; F0 k. K F- E9 v# D3 S
▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。
+ ~+ E: |3 o" G3 `6 P; Y9 r* R$ E
4 r) `9 b' N" h1 q7 z1 w' i ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。: v* b' J) W' s$ |
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）。$ v! e* i0 V, P5 a0 r( q5 X
+ \; O. {, w; B) |1 a
# [1 j, F4 w3 u$ K9 |2 k
▲导管架建造方式 ! s, O- w, W: [4 C
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）。
. o) P& t8 ]+ k3 G: r0 h' z 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！
6 v& B% _; X. f4 h3 { e, e/ N ▲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
4 P7 H) X' J: J/ [7 Q ▲入水扶正 . G! A) J" j2 i* ] x4 T
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！ - \, S4 J& h' n- ^7 N& n! x% m
e% {% ^* E4 f: Q" X. Q! l ————————————————————————————————————
) X! Q' |& p! y7 Q7 \% @ 挑战三：平台导管架安装问题 , x. {! O T9 Y* f, i+ r) a
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。
$ P- ?5 V/ A% k# ^: d# I
/ e, j* Q' `7 K$ k ▲导管架滑移入水安装方法 , y+ w4 V- ]1 g5 z
但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题：
( N9 W P$ U8 A+ _8 k6 P- L; V8 T 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。 , c1 {# Z: N8 N3 L$ \7 t
* j9 g* _9 U% v) I4 d* u U! F! U
: r R' m L$ V9 ]8 b! y0 U3 c! {
▲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。 . d% @5 R: ]0 B( [# n
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？ : u. D9 L R- |7 b/ s9 B$ K
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！
( S' L0 l3 |2 z" I+ ]( [$ } 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。
' v( o* \: V: O9 | ▲浮托安装 * X3 S0 s" P: v1 e, _2 Z- e
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。 # [8 D: B& s4 C2 Q" C
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）$ Z2 G k2 L2 G" f
▲“海洋石油229”驳船改造方案
+ Z( N% K. y; _% P 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 K6 L+ ?/ t, Z! n ▲上部组块成功装船
4 o) i# C) V: w3 a; d
: ~6 r) M( _! s. j( u* @3 C& f# _ ▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装
' J# Q0 Y4 q. Y& k6 ~
. Z* P0 r+ m3 z- S, s' b# k1 Z ▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒 . F- V" Z# y# {& a# V! p8 x
6 b: q/ Y+ A7 D: S& ^+ F9 `
▲庞大组块与导管架对接处 # }; i/ l+ H; m3 K( a9 o. C0 `+ D, l
8 C* B) n2 j2 S! l& h( ]) U
▲成功安装，击掌庆祝
, }) v* D* D4 ` ~ 0 g3 |" O0 A6 H$ X2 y2 }- v$ I
▲荔湾3-1屹立在南海
. J+ l |; U7 Q" l, D! b 大功告成了吗？NO！NO！NO！
5 y4 _( E+ W" [8 H! F# }" \ j q1 e" E! m
————————————————————————————————————— ( I1 L3 s6 z# F3 w- y' ?
挑战四：平台建好了天然气出不来 : p8 }1 |7 S" d" s5 Q3 E3 ?. K9 O
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。 & `; k+ D, F* i3 Y) h0 g' H( G2 }
( m! l9 Z0 a: l1 R( ] ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠） . Z, Z4 o5 i8 V8 ~; j: a3 E' w4 g
最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ $ U2 d# F5 W: ~( S* I3 `* h: D+ ?
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。# x/ b6 T9 Y7 I1 e0 Y* N* W
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！& W9 q5 @6 |9 d4 M8 O5 h
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！ ( A/ q2 K3 a- X. o& Y
▼补充知识▼ 双海管清洗知识： E e; A; g, k! n7 M( k6 g
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。
4 |& P) n! |* z 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
% U( F& B* g! v5 o0 [% C 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 G" [7 L0 Q! O, U ▲清洁能源点亮城市文明
' e% f7 v$ G. 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。 ) u& m# _/ r; C r7 I3 O0 y, b
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
8 W; C5 Y9 R3 v9 {: v ▲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
+ [9 _" u7 S( [3 ^# i, h1 T ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
* z# H; q& ?$ q3 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。
2 [6 m, R- K4 H e; F m 道德常常能弥补智慧的缺陷
! i& O$ z# ?' g8 u" Y: E 智慧却永远填补不了道德的空白 2 K u h: e7 O8 N6 e9 F
做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人
/ N( R1 ^. Z' ?$ U: H
" ?$ P3 a2 d& d8 ^ ————————————————————————————————————— 石油课堂的原则" C5 o) u* @# O$ v* ]( a3 K
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 N, x' y3 L: q! G9 r; e
对转发的态度
, l' @- ]# L8 C3 m5 A
5 L. O4 k5 p' M" R 欢迎广大用户转发到朋友圈，和更多朋友分享知识的价值。 - q3 n3 ~1 u. ^! E# m& e
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。
2 ?8 R; Q. U% H( v" x! D" i& R 为了提供更优质的内容，编辑部的同事夜以继日，相对“制造”而言，创造是一段非常艰辛的过程。希望大家尊重我们的劳动付出，相互帮助、共同监督，任何媒体未经授权转载，我们会追究其相应责任。 —————————————————————————————————————
8 `7 Q: N% v. n2 ]& L8 H$ e 好文章分享 ' ^' C& k% b9 `% Q
4 Q6 s4 Y1 I' Y3 j6 ~
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！ + M$ J& B7 @8 H& k; \1 N
, H0 F1 t& w. \1 r
' G) T- t T/ E& o( w! d G0 i3 e2 x
' p j$ r+ [% w" O' G
u a# i9 T6 \/ j | 
