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7 k6 D2 j+ }$ f" R% | h 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！
' x1 y" D! b- y* V+ | ============== 故事背景 ============== 7 P; i3 T) v& Z5 N7 F L" R7 v
8 }: E5 w4 ?4 O5 T 记忆中的香港阳光明媚，风景如画，可如今风景真成了“画” 8 ^: @9 k s' a- [1 h
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▲使用清洁能源已成为必然
( h& u( M: ~0 \ 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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▲西气东输线路示意图
' s! J5 k' a3 ?1 v 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。 % t4 s- [* m! r: D. X" S# W
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！） 1 z; R% u& A" q4 q# [: l' m1 x8 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。 % W! T4 \) g& _# 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）。 6 R* H/ }3 P; z) D3 T+ |
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。
. R/ P! m" t9 w0 c ▲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' T% L% q; n7 j! J7 _% r3 N
========= 工程和技术难度详解 =========
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挑战一：开发方案难以确定 9 [9 b9 i1 K, i3 x
难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！ - N" ]1 v8 j) I' O8 P) s
8 U3 @7 A* Q: Q$ C$ x/ x4 H ▲荔湾3-1气田地理位置图
1 q, ~( b" O# x( c1 K5 V1 B 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！ 7 Q5 p- p' T% d1 _+ q# U
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 9 V9 ?8 z" K* z2 P" z
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。 2 w4 o+ ]) B- r. s G8 a: O, |2 h) E% `
▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ 2 l: x* X6 e0 H/ N9 D# d
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。 " H" Y: P5 ~: `# Q. U' [
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▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
9 X* u6 B- r, n1 r' {. j" Q 1.深水半潜式平台
6 A* e% V3 B8 J% X& y 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。 6 O4 J% j5 U8 r8 h8 Q
▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 / P/ l4 j" i, L5 t! o4 w4 O( g
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。
4 v* t8 p" {. I$ l) a% m8 A7 y* a ▲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 0 I) ~& a, V L6 I0 \5 b! {
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。
/ y' C! Z- j' g* ]2 [8 t ▲三代Spar平台水下生产系统
" G; \( A" }2 C! L; \ 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。
+ u$ l7 j% G: ?0 ~+ k# U ▲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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: `9 a. ?) ^0 h% n5 |4 E ▲方案一示意图7 s- Y8 q0 z j; r4 }' [7 C5 l
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）
" A' ~6 F7 _9 r8 B- 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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▲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） ; u L9 {6 a O# ?
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 : p; l& x6 h! |* J2 |& q- ~# i
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▲方案三示意图 2 l/ Z" k/ z. _8 `* F- Z
" D# S) c1 W. w; H) `" [ 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 7 T1 V5 L' c2 Q% B- I, F' r% v
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▲方案四示意图
) z, x/ A! c+ R2 R4 ~( _7 Q 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。
; y; w: F( B1 h5 u3 b0 r; 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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▲荔湾3-1总体开发方案4 i. J, t5 P3 S9 {8 ~
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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▲荔湾3-1气田开发方案! p( V; d e. [6 O; ^9 T
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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% X: B5 X' i- K# ^+ R7 w" F; k ▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。 : Y$ A6 u* s3 ^- ]6 P
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, ?. O# q5 \$ U& V9 Z+ n: T7 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。 & f7 i1 K# G; ?' m
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▲荔湾3-1气田整体开发方案 7 F8 Y, L' p- W* q0 s& R* p7 r9 u
: Y3 `, e& u+ h L' Q 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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5 t* `- P3 e) J% B2 K1 S( J$ `0 Y ▲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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▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。% L3 Q" @* c* ~$ H
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）。 Z" U! D7 v, ^3 P
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- |' o* ?1 p& C6 S4 ` ▲导管架建造方式
' s: K) p, e: \3 h& M 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）。
0 S$ L! U. q' [ 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！ , [2 [) Y' B( y u
▲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. y+ ?; ` f. _/ [
▲入水扶正 $ d) l2 ^" [4 s" e6 ?
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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& u0 l) ?1 b" X 挑战三：平台导管架安装问题 G9 H/ J0 N7 S, y7 p8 X; [
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。 9 _2 Z6 |1 D k) @+ }, D
7 s" T9 v" N0 g- V4 l1 K3 i ▲导管架滑移入水安装方法 ) Z( E0 z! A! Q4 y6 e
但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题：
: ]4 ]# b! B) O5 T4 L: P1 I 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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/ b% X. k: g N ▲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。 ) h0 Q% p5 M& ^& _3 l
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
6 n5 Q/ |6 x4 o7 B$ y7 O 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！
, w/ b; z1 Z0 t6 F 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。
, K& G' B$ k8 A% | ▲浮托安装
7 E; p+ H0 g/ J% j. M' l$ z 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 } E$ ~9 u) N
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 |+ Z7 @# O \
▲“海洋石油229”驳船改造方案 0 g7 v0 ~3 @* L' T* 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！
, j9 u( E. m' s" X8 U3 o3 Y- p' P ▲上部组块成功装船
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▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装 ' @5 O1 w7 x8 E& E
$ A1 X0 j* S e9 J) u ▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒 8 Z* M+ t' W" i, @4 H# J% N
" k8 ]- C/ l( ^ M0 a4 S8 ` ▲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
2 a" ~. m2 K" {) F L 大功告成了吗？NO！NO！NO！ 1 n6 M( l" d6 ]2 _# p5 _1 c
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. V: N; h. Z4 i# I4 _1 b: b0 l 挑战四：平台建好了天然气出不来
/ \" \/ b# M. z- [! d3 _ 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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& R9 h8 ~0 i( e9 ^2 B: Y' m9 R1 P ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠） . o7 U' D+ [( y. p- v0 {4 W, r' t
最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ ! i6 {3 a G) _4 V0 q, k
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 P& s- M, ^5 }* b
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！
9 f' t w7 B, D& 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！ ) b- ~ E ^$ Q, t- k8 M/ B
▼补充知识▼ 双海管清洗知识：
@: Z. g4 A! \2 h$ x( i 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。 - D# M* h4 o6 ^$ a' {( z1 o5 g
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
/ ~7 k4 M. x) Y 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！
2 g- @* h' J) O# b# }5 C ▲清洁能源点亮城市文明
. O5 d4 p, k3 a, Z. 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。 # ]7 a7 N# o n
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.html4 }! `. _0 ~) | ?4 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
# C3 M8 W3 U* q7 Y4 B" O( G. B ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
: J: \' M; G/ I- u# c+ X1 {0 Q 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。
" [6 f1 R1 Z4 Y5 x' I 道德常常能弥补智慧的缺陷 ! O% Y6 k# V, L/ U
智慧却永远填补不了道德的空白 4 a% s2 A7 ~* V# O* I
做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人 . V: z' B# Z) K8 A/ C" D
; _6 z+ T0 D8 r2 J ————————————————————————————————————— 石油课堂的原则' A4 c1 n( A, s; g: z
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。—————————————————————————————————————6 j& C+ u( N( B* p
对转发的态度 + B5 o. W5 C1 f0 ~7 d! f6 l2 m# g
7 S! P, ~. c4 Q7 Y9 K& \ 欢迎广大用户转发到朋友圈，和更多朋友分享知识的价值。 # r7 Q; X+ X4 q( M( ?$ L6 _9 v
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