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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！ 6 U) u' J( |* S7 \
============== 故事背景 ============== 2 i0 e- e/ z) j( S! H* J
# w2 x& D ~6 J; m, U% y 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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▲使用清洁能源已成为必然 0 \4 X7 N- a3 W2 p% F
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
; M+ q; N% H4 a* N 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。 2 R" y! G1 y- M: K4 H2 p
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！）
: b7 F. n5 k- ` 因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。
- I$ D1 f/ V+ A' r0 q! h5 V 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）。 4 E4 Y+ ~. @" x- Y& j
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。 4 T; u1 F, s; 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！ ) H7 s* m5 e; i8 q; v% ?
========= 工程和技术难度详解 =========
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* P# F, m, ]1 V$ L7 r. | 挑战一：开发方案难以确定
n9 }" V& l* ]$ l 难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！ % T7 w! v7 \$ B% N
' S3 f l% S# x) n2 m ▲荔湾3-1气田地理位置图
1 }) p1 g( ^8 L1 ~" R/ _ 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！
. {* K; ~+ o4 _0 s& Y! o 难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 ' {! p7 m5 e5 @
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。 1 c Q, h4 X6 A- i6 S& Y
▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ 6 n; O- e2 r! ^( w9 d4 q: H0 x
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。 3 v1 c% }% o2 p( W9 f u+ y
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+ a& V' r6 f: E8 W7 S* u, B0 [1 [ ▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：0 ~! F, `/ V5 ]5 R$ P
1.深水半潜式平台 2 H7 K6 Z8 b; R9 |
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。
. o X8 Z9 z# |% i7 E ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 ( p( @) h: N) _
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。
. k- _0 A( V/ 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 7 J, D- S4 O* 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。 ( H' e1 Q; P3 H8 x9 o/ d+ ~
▲三代Spar平台水下生产系统 4 m0 U! i" O" l( g
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。
# j; C9 m. T0 P0 u8 p/ o ▲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& U! I* x3 t" k0 t8 O" N
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）
9 e2 M% Q* b, ?1 e6 q# {( A8 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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5 q/ g) O" E6 u$ s ▲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） % G2 J* r' R! \; _. m* E
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 " C' C. j/ ~1 O+ S9 y
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▲方案三示意图 ( l/ t3 K8 F. z! H
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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 ( j+ _) |0 N& k" W* f" H
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▲方案四示意图/ m5 C: B; k& |
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( ]) X7 m* d8 P; M* b/ z 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。 0 z: C7 c7 \+ V8 C6 w& l/ E# g
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▲荔湾3-1总体开发方案
9 e j0 U2 Y3 x; 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。
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▲荔湾3-1气田开发方案& k/ O. G4 j4 x& 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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9 O6 N( C8 ~& S7 ]1 f4 } ▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。
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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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) y6 {$ A9 ^6 j5 ?- e) Y ▲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。
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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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▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。5 V* o, Q( }4 P2 _4 K
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）。/ P7 E! w0 M9 `/ v* u
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0 M) R. F s( Q9 b. C( C ▲导管架建造方式
6 C b G5 G6 z& n 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）。
1 u) u/ W5 @' l' _: [+ P 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！
; e3 c. B6 { o" ]7 N0 p+ h" e ▲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
* A+ f5 F5 }8 m# N7 A+ V, I ? ▲入水扶正 8 [/ B$ \3 y& v! x& q6 ?
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
& |( z9 J7 T3 Z 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 X/ Q- B, ?, z
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▲导管架滑移入水安装方法
4 N3 N7 k; W/ C7 p2 M; l; P. i 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： 4 g- S5 o6 V" q& c5 C" g- x4 a
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。 , L! c# R+ C" X; e
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& Z0 m( T* a+ T' ]( 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。
) i: E+ p# m6 G7 S4 u7 i 既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？ ! B8 Y/ r2 P3 s8 _
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！
- u2 x- h/ D: @ 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* ~3 K/ |. C
▲浮托安装 $ A: c4 i$ F% n' P$ K. |' B
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 L$ u! ^% H, G, q! @; K
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）: @9 D$ S5 O8 K
▲“海洋石油229”驳船改造方案
+ W9 `$ L- [% E K& e- } 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！
8 W6 A/ N+ K9 d- } ▲上部组块成功装船
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8 t- }" U! f# f) F/ F/ O ▲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 4 o( \# e! e6 o4 J, s; a9 w
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▲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
% e! D2 e- r: a- x+ l6 L 大功告成了吗？NO！NO！NO！
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: w4 ^2 }1 _& j5 |# ?1 W+ l0 Z: j 挑战四：平台建好了天然气出不来 2 z) G7 r. A7 i4 E. V' C
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。 % W0 ^; H4 j7 Z2 c. Z8 D! l! {
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▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠） 3 K/ Z) M1 D3 R$ ]+ _( ^' i
最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？
, y/ p2 k' c0 l) ~% C; t3 Q8 t* I6 ^' Y 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# K: R) {0 V8 l$ D ▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！
+ u6 b0 P: R- x. _+ w 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！
5 K: a' E' z8 [8 G ▼补充知识▼ 双海管清洗知识：( `) l6 ]9 a, I+ s3 s/ A8 A+ k
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。
, W5 D2 b; Z0 T9 K0 x 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 * b6 c0 i+ P2 Y! |% _. m6 ]
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！
3 M9 W5 N- Z' w+ z ▲清洁能源点亮城市文明 9 i( t% g G- ]- k
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。 9 A5 b8 M2 B8 G5 _3 A, m8 m
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
b \$ L# Z$ C' C/ w: T6 L: h ▲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.html2 r5 _% U, N- L* e
▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下） " s& G- o% j) ?- E U! M8 x
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。 * e/ t& L! E/ a. i( J; _' c
道德常常能弥补智慧的缺陷
, l# b4 v' J5 c1 B 智慧却永远填补不了道德的空白 * C, O3 q# U! C* ~; x* D
做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人 ; q' g* O _1 j5 L; s0 Y. F
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————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
- E5 [9 G$ t! f- r1 F 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。—————————————————————————————————————: t8 w+ Y2 J- R0 k5 q0 m0 \3 a% Z
对转发的态度 E6 R' U: ^( a* E7 V
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