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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！
% E! k! F( r3 j3 k$ f: _ ============== 故事背景 ============== 8 |6 ^7 U3 \4 [# P
) |' G X+ ^7 k. R* n 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
7 B6 p5 }- s0 Y6 H( E# _" g4 } 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。 - N# X* Y, O* \: d
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▲西气东输线路示意图
, O& ^; v$ X. [. r( s 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。 ) d! o2 W8 |8 d' P* @, 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！）
' S: g4 O1 e5 I# M7 R# h1 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。
1 P, n7 O9 H# C) ? 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）。
# v/ m. ?( T* T' K+ H5 V4 m2 F8 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。
5 H5 V2 Q+ n( _* z* f% M# 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！
1 J1 ~* X4 e6 M9 v) K! z ========= 工程和技术难度详解 =========
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挑战一：开发方案难以确定
% f) H1 M& I& Y' 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
2 d' u/ o9 s1 f0 u8 p7 m 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 Q( y: K& ~2 h! P. G9 B
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 8 N8 r ^% z( e$ t6 y
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。
?; \8 g2 c4 x8 y. K ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼
5 f2 B. B# {8 E1 C- @7 e( A7 G 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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% T( V% C- j# X1 o ▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：( G* f. ?9 O. y- [, y
1.深水半潜式平台
4 z+ J$ i" i& |6 U- x- 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。
3 ? m2 `" N: S' K; o4 D) e ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 / C; n. H1 ^5 g2 I4 O. @
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. r' v9 b0 X! j% H0 e
▲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 ; |6 ]6 h9 b% X9 u4 O0 g$ i/ e
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。
# c( g" r; T, V+ e3 c y: z ▲三代Spar平台水下生产系统 " [9 y0 ]+ T- S% _! v0 W
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。 3 L1 I6 x/ l. F
▲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/ [: c/ f3 L# `) V) e" w( |' x' k
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▲方案一示意图
4 F1 x' \3 _2 c3 F$ ^3 P8 h( O 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） 5 s( O* Z7 g$ k" e) ~" p2 e- q
方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端
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. `0 f* d9 A+ B6 X ▲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）
+ j" R4 m) p# ^7 m7 U/ u 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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) J7 {! @: g& f( z3 Y ▲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 0 k2 O& n4 v! E' _8 ]1 m
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▲方案四示意图
, [: V5 y& i8 m# @# e 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。
' H" k& f* b* p2 z: ]" \1 \/ T" } 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
% e: M) r+ B0 O5 c( n1 I 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。 0 s, b# r4 M( N" o4 V2 c
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▲荔湾3-1气田开发方案- T8 R, q5 _9 o' X6 N8 W* e$ x$ G
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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▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。
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' w# g& P3 N& H5 V& i- w 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。 % |3 }. U; N1 i E, e8 U0 d
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▲荔湾3-1气田整体开发方案 2 I# n: \0 D: m: e3 w( M$ P
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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。 7 z+ J2 o7 u3 O4 H
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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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4 [ p$ Y6 X& x/ r9 S6 r2 _ ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。
& H$ y- k# C; q. U- t, 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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▲导管架建造方式 . q$ V( l% W" D" n: T
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）。
3 |; a. y" G! G& I- \. W1 Z 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！
5 M8 l( G9 b7 x0 V, F ▲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 x9 k2 s" [3 V* Z ▲入水扶正
% m1 v- T8 Y5 Q 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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8 W, h7 T; o; H 挑战三：平台导管架安装问题 ! y' {, c$ ]+ @0 C
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。 4 A+ [. G2 Q; |/ I8 k- @* A& n
6 N; i% c: z! z ▲导管架滑移入水安装方法
; P7 l/ u! T) r) b) h5 a N% ~ 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： 7 o8 H1 T# d5 ^) ~& i1 K5 `
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。 % [( k6 ~3 `+ m/ R
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' x. r8 V! C4 I- m9 h: }3 p ▲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。 ' J. c7 U( I1 N1 L
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？ # j u+ z. n- P
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！
( X& h: c5 m0 L+ g" a 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。+ P5 \6 w: j" z$ V
▲浮托安装
* X. B' J, y' G! B- M. S1 {$ 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。 " F) ?. f; R- A5 K* r
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 b* M% y+ q: L" r3 K9 V, P9 y ▲“海洋石油229”驳船改造方案 - q! H- J J% t7 |& R0 N/ \- K1 ~ h 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！. `( f' L8 r$ V* v( z
▲上部组块成功装船 5 M& j: B9 a: Z$ r2 U
9 y/ T5 A5 R1 ?- ?6 N ▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装 : J; C! t+ |5 t+ O A
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▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒
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▲庞大组块与导管架对接处
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: @% d, g1 r7 ]) ?; k: ]1 g ▲成功安装，击掌庆祝
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▲荔湾3-1屹立在南海
* ?' i/ w! I' J1 {& k 大功告成了吗？NO！NO！NO！
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' J! y7 L8 d7 v: [! G, S 挑战四：平台建好了天然气出不来
$ V/ g6 h n' Q& G* Z 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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▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
5 k6 K9 R* `6 P" s 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？
' j# a: ~2 x& Z* [1 ] 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。
4 d! i4 y! _" P) y9 | ▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！3 Y# F) n$ k5 y' _/ t5 {, C8 Z0 S
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！ ) r7 ?& Y- D1 n% G3 o
▼补充知识▼ 双海管清洗知识：9 w1 c. ^9 b( I( p: `
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/ D; X4 r0 N" w( {& } M8 o
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
$ [. ]. |" {+ ^: A+ N 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！
t. r* k7 A$ f6 A2 V4 J ▲清洁能源点亮城市文明
' s, L+ A7 ] ?7 b$ j. Z. H3 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。 4 U2 M' \( C- G! Y
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/ c; n4 b8 m. S2 M# s
▲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
: Y! A y2 Z, O% V: w) m2 i" r ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
& f6 N9 u7 {6 ^0 ?) T# O# c 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。 ' f6 O: U; L- u! Y, s8 V, a5 p0 {2 {
道德常常能弥补智慧的缺陷 ' | o/ |$ s- T; Z, g
智慧却永远填补不了道德的空白
( Q/ e4 P/ T ~6 l( u' T+ J 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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, G1 k# S( l* U6 Y# Y# J2 q7 I ————————————————————————————————————— 石油课堂的原则! q+ t, M9 Y9 V& 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。—————————————————————————————————————- L/ l M" P) r5 e7 o3 W( K6 E1 {) F
对转发的态度
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