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( X( v9 b& q e; N) q: B( ^; u 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！ 3 I; T h$ v# g
============== 故事背景 ============== ' @/ w4 a2 h+ L- [2 n' ]
0 {, Z0 [3 |) l 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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$ L7 ]9 ~& F# c7 T ▲使用清洁能源已成为必然
~5 h. ]# }9 f6 O0 T1 n 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
* Z6 \9 k" r' b. W' |! e/ u 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 Y G% L# l! A! b4 w | x9 B 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！） * a( H1 d8 W l8 n. \# u7 a
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。 , r7 L7 T+ B! |* `. M
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）。
; B; _! v2 y0 ]2 }; Z+ u( o6 _ 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。
/ {! M& m3 g! l7 ]1 b: S ▲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！ ' W3 z% Y2 y/ Z" ?/ ^. T- }9 a
========= 工程和技术难度详解 ========= 1 B8 J. G, V5 v1 d" [
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" M' [8 p: `7 s# v2 n, u 挑战一：开发方案难以确定 " @, r0 r- a1 p' Y( I$ |% A
难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！
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+ Y8 |! d& ]( p8 ^2 |5 J- d. q& H, e ▲荔湾3-1气田地理位置图
6 u1 x# W& Q/ g5 q8 P 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 {( A9 \; X: k
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发
3 q" C, w( ~) {+ ?3 }7 B; p. R$ q 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。 ; K3 o9 _2 y9 r/ B. R
▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼
& g8 R$ ^$ s5 Q 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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▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
$ f5 U5 S- P- Y6 c- [ 1.深水半潜式平台
8 K/ \+ F: Q0 x9 z8 ? 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。 * g* V, M$ P" M+ q2 n4 V4 o R
▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 0 h5 w+ H5 }: m& e. S- i" S
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。
! w- Q9 X$ |1 i) |- X; g: 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
7 p- m; k0 k: H 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。
3 b# L4 ~! r1 V5 K) r ▲三代Spar平台水下生产系统 / F; s6 r; W) S5 k6 J/ E7 `8 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。 % m! n& E+ l/ m u' W" I1 I
▲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2 V/ r+ X$ }8 _- g0 D n
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▲方案一示意图
9 j% x: R1 Z* b, P' x2 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）
j9 k0 u5 ~$ W9 z6 F; b: v0 @ 方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端
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8 d9 A* n. s- Z. M$ n, f5 c ▲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）
x7 n" \, K& S- ]7 _ 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% }# _! u, A G& g
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`. V |! w7 h. l& Q+ g ▲方案三示意图 ( R* D# X6 h! |, _* q& S6 a% H' V
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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 ' o* _) z: f% s2 S( Q8 ?7 b' s: x
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▲方案四示意图5 O. ?+ H5 t# Z9 t: o
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。 1 G9 W- X- T. S6 ~8 k. v+ S! o. @
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。 6 o7 _3 m' f' G( `- W4 d
+ v! x4 ~+ `7 e3 W( X; k ▲荔湾3-1总体开发方案
, C6 ^1 A1 z! S1 b `% _) Q0 ? 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。 ' `- ]/ @+ q8 |% d
7 {9 C; ^: x% l! d& I, [5 H( n9 {5 P! L ▲荔湾3-1气田开发方案
/ z$ E I$ |) t$ N) f( Z! Q 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） ( z7 u' a6 o& z9 t9 ^
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▲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。 2 k- ^! w8 f( E2 J% y# U
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) k" Z9 E1 }0 T! M" f ▲荔湾3-1气田整体开发方案
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* G! C6 [- K& k- C* U 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。 ' ~& C/ Y1 |9 t; V, l" W0 l# v# {
+ l$ ^& e2 f+ p& a) T" [ ▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。, j# P9 h c# h; o7 \$ N6 `+ `
* `& \6 \4 S% a: Y ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。
. n5 e/ c# A* ~, C% u! W( y, p8 H4 U 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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' G D$ R6 N# Q2 `! Q$ ?8 t ▲导管架建造方式 ; f. z& p. B" v# B
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）。 $ p$ K! V( H8 T% J, s2 V" _) f
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 E" @$ y5 S. u, [; J$ r ▲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
: @, E r- f0 R. N7 ^ ▲入水扶正
( k$ Z$ G3 q' Q8 R: A# g/ R 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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g0 S; g' J' f$ ~6 s3 W" a 挑战三：平台导管架安装问题
7 l0 ] R4 u$ @ 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。 6 }0 @+ O) ~. _
; q0 j% o; j2 u* }6 X# ] ▲导管架滑移入水安装方法
) k/ F1 t& B" P# d0 y2 W 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： ' N% O3 {; V0 o; _9 n8 w
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。 R, n8 z4 X Q4 g
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* y) u& `8 X5 N4 y5 s8 u ▲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。 6 |6 n4 `/ \* C3 {
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
# R3 A3 S Y" e0 {2 t" ^5 D 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！ : }' |' C. q- _9 M' [' W4 e
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。
! B8 ~4 A# J q ▲浮托安装 + h$ U7 ~8 l4 ^/ q% S
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 G1 m. N( |" S+ _5 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）8 `- ]5 A. \( O |3 w; e
▲“海洋石油229”驳船改造方案 $ z" f0 a$ R, H( [9 X7 K) a
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！9 e. ?" X. J3 o+ A
▲上部组块成功装船 ! C5 m- N- M! N# q L; \0 A
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▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装 . w; N5 z9 q" `7 V4 J p/ v! K
& r* M5 j. j A( t+ |# s3 t: U ▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒 5 `4 }, R/ c1 b4 Z" X
& |- @& Y6 `" Q ▲庞大组块与导管架对接处 + y/ h- E* Q$ l" }, F& s0 }3 h
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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
* Q1 N7 ?2 o; N! n% M& o" Z 大功告成了吗？NO！NO！NO！ 1 X |. \; \. G7 B$ H
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挑战四：平台建好了天然气出不来
5 M! I* J) J$ m; R 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。 - F5 n2 E' _$ R( N3 `! H% r! e8 u
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▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
/ S. ` k8 l! m1 y0 \, k/ x 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ ' a' [- f' @9 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。
) q0 A. d& W1 }* f, D ▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！3 @1 E6 s# R1 M9 @0 M
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！
: c4 \1 z! N3 D; {1 y ▼补充知识▼ 双海管清洗知识：
5 J, s4 |- ~( ~0 M: v$ D; L& d1 ^ 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。
! B& ]+ r& o1 A2 P 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 % `. h, A/ o4 q+ d X
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！+ z7 `2 b* r8 I p: w% R
▲清洁能源点亮城市文明 $ i0 ^4 v. A4 _, I$ n' Y9 b
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 i2 f0 U- g: m f5 J0 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
% u/ e1 P2 c! g: V U$ A ▲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
3 K( q. Y* _7 D- f- @. }: B ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
/ p4 _: |/ N7 A" M4 Z( M1 E# J 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。 ( M) L7 B# a7 m8 {9 G( N+ h
道德常常能弥补智慧的缺陷 4 F7 p: d* Z" ?; }5 r, U0 H) p/ u
智慧却永远填补不了道德的空白 8 T/ f- H4 B, l, f& o; \
做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人 ! X8 i" t/ }8 @# F0 B) v
1 `7 `! x8 c$ q& H ————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
+ [( {4 `: N) C5 ^% m$ k# Y0 p8 H 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。—————————————————————————————————————
' B8 J0 x: P- I$ n, i 对转发的态度 # j) Q! N/ Q" v
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4 S# x6 V' {2 g6 `4 O 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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