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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！ * h. Y% D, {0 S: H* b
============== 故事背景 ============== ' n+ h; b# K& G1 Z- ` W
% k U4 F% `& e" a" l3 T 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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+ \$ K8 | _0 I: x8 J ▲使用清洁能源已成为必然
+ ?+ o6 f3 R* x* A: |4 _ M 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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( o% ]) s& B, W9 m( d3 z1 D; d ▲西气东输线路示意图 " a' N s* c3 z* i/ b- u7 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。 9 f" @" {) n7 q& b* [* v0 t- h6 c" X
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！） ) m, `& h: G4 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。
' q/ F4 [& g# r& x$ J: w: e5 `) }4 @& { 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）。
# O4 F' ]' M, L d4 @ 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。
) i2 w( T' Q* y ▲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！ 8 S( A. H2 v8 U7 A [9 }' u1 I
========= 工程和技术难度详解 =========
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挑战一：开发方案难以确定 ( O& A& i) s! @/ |; P
难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！ ' F( e" Y* g4 ~1 V' D- Q( o
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▲荔湾3-1气田地理位置图
% g) _ X6 q% g+ c7 ]. J0 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！ 9 a+ v9 ]- o- P6 _
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 % p2 y8 G1 K+ d; c. V4 ~7 y1 f9 g. x
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。
+ R5 s& x2 v. i ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ : p; ^& ]4 h: `
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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3 ~' ?. f) P: k7 o, z ▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：+ ]) }4 V+ P: s( F* z2 p; K) R
1.深水半潜式平台
- V. V9 G7 Z& m( s0 H- P" g( ^ 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。
! V; h; I+ r x* i( ]4 B- w9 g/ Q ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 ' N" _, r+ N6 c
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。 2 e/ n2 u# l1 Q% T6 u4 v' 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 1 z- j# n R0 ]2 q
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。
. K* m; Q3 s1 D) | ▲三代Spar平台水下生产系统 3 I: s6 j& r8 D1 i) x' @3 y; t
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。
( L, Q# y- {: G1 m! m3 s8 T ▲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
/ K; v1 @0 Y5 G+ [, [ 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） / C C M- Y U/ l8 a+ ]
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）
: Y3 B2 p- A# R" U/ n; 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
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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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0 j" _* ?5 z. f, z/ v ▲方案四示意图
6 t- c- l7 z8 } d 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。 - N3 \5 m7 O# {% F) \6 ~4 b/ X# w$ D
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
9 E4 }) {$ E- ?5 {0 C 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。 ! G; I- e/ J+ p9 M8 x
8 K* ^" S" H2 y ▲荔湾3-1气田开发方案
' H$ P* b! W7 t3 L% L 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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) |2 F3 I& k5 x1 i) n% m) A ▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。
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4 X! i' C0 M1 @2 n+ S# A 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。 - i5 k$ y4 N' t: @1 P
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8 d9 t& Q- P) x- \ ▲荔湾3-1气田整体开发方案
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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。 8 ^. S' `) H* J- W; d' `2 |
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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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* b" y- E* N/ u6 N" d+ W k' { ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。 E0 @( r$ V4 h2 a' ~
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 ( j, }" {' i' \8 q# U" H% 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）。
' i7 V+ P, i5 ^ 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！ ) K3 k* S. ]5 d B* v ^
▲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
8 T6 O. k+ f5 |8 z ▲入水扶正 5 r" P& D9 s% f- v+ m* q0 y0 R; w/ W
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！ 5 N& T' E2 Z+ U2 H9 v @: {6 y6 N
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挑战三：平台导管架安装问题 ! f# R1 g0 W7 ?
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。 3 l7 U1 Y1 ?4 o7 l4 z* ~. b+ F
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▲导管架滑移入水安装方法
" P4 h2 h: c% M4 y0 n8 c 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： 8 K# e3 Q1 `! a5 d3 s6 y
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! j( L, m/ R+ Z4 u: Q* b ▲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。 : A: U5 o$ t5 ^1 x/ l
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？ ( z' ?" {1 K7 ?* L
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！
2 @1 X/ r$ J: s3 Q" U) k8 ?# a4 G 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。$ [8 c# L, P1 B0 e) Z) U" Q
▲浮托安装
2 d( i L& M( o; v6 C+ Q 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。
" `) Z- `2 Z% f8 r! w3 O 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 G0 J: D U- v- ?) N ▲“海洋石油229”驳船改造方案 ' g2 S- P$ a; L( f/ [
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！/ l2 s' T5 G9 J& H
▲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 1 p% Q$ b7 B( [+ h6 `
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▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒
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0 Q, V& A' s' p1 ~# R/ C0 Q ▲庞大组块与导管架对接处 ' Q7 R. o4 A7 c) ]1 X7 J6 |
: g% p6 q9 v5 \- \3 z ▲成功安装，击掌庆祝
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* }7 {& ?5 b: d% m) D ▲荔湾3-1屹立在南海 : v4 Q2 k' v/ n: N; E9 `
大功告成了吗？NO！NO！NO！ / S$ B7 z' H2 o+ U7 g. h
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' j( ^% Y7 t5 R" g 挑战四：平台建好了天然气出不来 , j) m' M; C2 x7 p7 }+ s5 n+ j4 a
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。 $ C8 d5 F2 C0 ?6 p# e6 ?* v
' n- w7 G% l- C1 q$ y2 t, D ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
5 l" h7 ~. B* T7 L 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ # D+ _/ [) e1 t7 n2 S6 ~$ O: Q
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。
# a1 s. z# a. d3 l+ k; B) D$ W ▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！
3 c' @6 U6 u9 c 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！
+ s- t* L- F$ B1 k ▼补充知识▼ 双海管清洗知识：& [+ g: c2 I$ R: s" x; P- L* v5 s
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。
9 U# A2 c+ ?/ a# p# W/ r: s" i 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
; W9 ?; S7 P9 x0 V0 } 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 t3 S7 b, X* p$ }7 D* ^
▲清洁能源点亮城市文明 - r4 S* b# v) ]) o1 L& ^+ P# W R
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。
2 @. `; Y( B& o' h 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.html9 o# m9 e3 M o8 x( R# d
▲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
1 t# x' t S0 F. n4 u ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下） ; w- O2 Y% q8 o
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。
3 Q* H: M6 A3 P- ^( v1 a 道德常常能弥补智慧的缺陷 9 O4 k+ V. o7 _0 K) H
智慧却永远填补不了道德的空白
, i* Y0 _) ^5 T8 v# y 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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9 r4 ~: ?' j' [+ g( m ————————————————————————————————————— 石油课堂的原则" L3 m2 D: Z+ Z i1 T+ `) |1 ^
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。—————————————————————————————————————
( }& ?; [3 p% P4 b" T 对转发的态度 V+ g$ D- `( Y% B) U4 ]$ l
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