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! ~5 f' K& W, w5 z. l- q% X 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！ 7 j8 T9 x' F) M, l
============== 故事背景 ============== - d2 l [8 @$ ^, [6 R: h
/ ^; `: x* G0 E+ G, h 记忆中的香港阳光明媚，风景如画，可如今风景真成了“画” ) i7 d1 ? o' f7 d8 H
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▲使用清洁能源已成为必然 : G2 \$ _, ]9 z
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
$ Q3 t0 y" [( c$ p 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。 % x0 T* m9 ?0 y7 z! 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！） 3 w+ Q$ U% a2 j
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。
) F' ^- z- ]0 U5 o- ]3 O 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）。 - \0 G% n) U, l1 @- ^& O7 S6 ]
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。
5 i5 J+ L" d5 t" B+ b, Q ▲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 x' w/ e; o6 W# V' N* t* o ========= 工程和技术难度详解 ========= + B+ q* P" ?% R9 G0 J
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8 [; E( Z8 i# \+ O9 b 挑战一：开发方案难以确定
9 D6 k7 A) Q4 }5 F: f5 U0 h 难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！
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▲荔湾3-1气田地理位置图
5 T9 u3 [$ P( ^0 o3 | 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！ 8 J* q4 T& A, K/ ]& Y9 r( d
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 5 ?. [% Y& B& u) t3 u8 _
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 u9 m ^. V; ~) k6 P ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼
/ y5 D' C/ ~. z) P9 m m- Q( }* l 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。 $ U; _7 o# v7 m3 k: j9 U! N
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. A. }! r; i) ~8 O0 d6 f ▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：% @/ k3 S \* \
1.深水半潜式平台
* u5 h$ B$ m3 v9 V7 u- r 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。
' S9 d- _9 j; g, { ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 % h+ v8 F: {5 B
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。 ( y* A& F7 v" S
▲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 ' m7 A- I" {+ m
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。
# l: l5 e0 @6 e: p/ h ▲三代Spar平台水下生产系统
$ O8 W4 B- p4 a1 k4 N: H2 G; 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。 : X" d9 S* E# n* ^6 x* V& }0 a* j
▲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 J9 @: N, r5 N0 k+ ]2 x 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） - i$ k' |- X0 L- ?8 s- _0 @
方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端 5 V$ D. a% D. `
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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）
9 k1 m+ B; K4 Y" }! v7 k 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 + ` i/ Z% A* h0 M* [+ M( I2 O9 p
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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; U: G- m$ W! g& t
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。 $ W$ q) a& R* ^ f1 {% t G3 C
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。 2 d& j6 a) t5 b
: ?/ k: Q2 I, a$ H1 n ▲荔湾3-1总体开发方案% E# q9 n3 a% Q; E* [. o0 s! h- s2 O
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。 ) n3 _% Q( h) K @
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▲荔湾3-1气田开发方案4 T. F4 W3 K0 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） * c4 V& B+ X" O/ S+ N# y
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▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。 7 e7 R/ r' V8 ?* e) `6 k/ H" `/ N
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: j, l1 h; Y1 {2 |! w$ i/ ^ 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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▲荔湾3-1气田整体开发方案 3 _/ [- J1 x- a( Y6 J
- W' F1 R/ E/ g X8 @ 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。 # ?* v/ o. z$ a# W3 g9 O
& ]! q6 L& P' m# q" Z ▲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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% j- n& ]0 J* c! @% | ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。! v9 R7 z4 S6 f, j( g( n6 J3 {$ Z0 z/ ~
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
' Y2 T; D6 H/ c9 o( k% X 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）。
: @' j+ j6 F- ~- o# [; v" O( x 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！ 1 y9 b8 I P; _
▲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, b3 z, Y$ E; @3 d1 P0 ^
▲入水扶正 " b3 A+ ?5 M* H; Z
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
! B# p) H( @# H9 X% L 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。 ( ?# F- h' m9 u
0 C5 h3 V" Z% } ▲导管架滑移入水安装方法
! z+ s: n6 R3 _# c3 ]- r$ T 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： # K" W: F) P9 h( S; a5 c5 F
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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▲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。
# b( Y [6 W' q8 j' j: W7 D8 f0 W& h 既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
5 F* u2 l0 j- h3 E 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！ , q0 \" o; A" c) `" \
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。
" L! A" V+ F7 O; w! Z ▲浮托安装 2 k7 f B# [! k2 F& `
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。
2 X7 M7 q4 A6 g 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）3 k3 D0 W2 g6 _; Q3 e3 [1 k
▲“海洋石油229”驳船改造方案 ; f% q2 E4 l& p" S; v% V. n
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 I9 N9 _0 c L3 o* f: [ ▲上部组块成功装船
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1 g9 }% z. S& q0 o; d( {4 J ▲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 9 a3 R6 b. `7 W5 K- B: m" s
; E* u, z+ J! `) B! o ▲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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: |2 F" i( g, a/ @% N1 W8 C ▲荔湾3-1屹立在南海
9 y( D. r4 ^6 q6 _( g) X3 C 大功告成了吗？NO！NO！NO！ 3 R. C% B) J+ Q- t! h' c
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挑战四：平台建好了天然气出不来 3 v+ S1 l; e }- z5 P
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。 & r' @( c, I9 N& G4 g9 b
$ u/ A$ a. K( D: K3 b5 c& u ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
! l. J7 d* O. L) F, l% W+ k 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ * H. x" D7 U4 z" M! r- R9 X8 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。! B: R. K0 D/ b0 l0 @
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！; Z* Q3 v* ]6 q7 c0 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！
7 U5 B$ Y5 M% e$ w" @( u ▼补充知识▼ 双海管清洗知识：; s+ e/ N/ `' Z2 u. _; R. t
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。 $ E( s+ P2 I2 j* |; P3 R
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
* g9 P2 ~8 p: M; ?/ ~ 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！
9 B9 z, h6 T: Y9 ] ▲清洁能源点亮城市文明
3 R& o& V& ~* e% f9 U 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 A6 d. i% T# a+ S 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
* r. n) r* l% w% T* Q ▲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
, i4 q- u# g' \ M8 S ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下） , }0 G9 C/ e s( @9 C$ B w: M
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。
% K& z* ^* X3 l) s) y 道德常常能弥补智慧的缺陷 & P4 s1 }* `8 H {) e7 ]
智慧却永远填补不了道德的空白 6 r; V6 O- D# P1 ?& w$ X
做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人 - Q/ \2 p& [! O2 ~6 e
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————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
+ O& ]. Q2 ]4 S 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。—————————————————————————————————————, G8 _* s7 O% @( x8 E
对转发的态度
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; C& }. |2 I" 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。
8 I+ {9 i I" N a0 i- [2 s# 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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/ k5 d9 D# n1 _, X8 T, L 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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