|
( K" \$ g; i; l; q- [
2 ]4 `- T8 b; T 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！ " ]/ N! k) R/ Q! X
============== 故事背景 ==============
, R1 K3 n" ]8 v. E' ~2 J 0 }1 K% K) ]# ?; d% E
记忆中的香港阳光明媚，风景如画，可如今风景真成了“画”
2 Y3 w0 ~$ U+ U, U" D3 y7 n ) m3 }. c+ P* z$ W( q
▲使用清洁能源已成为必然 # g: C" [# X9 v: \2 |0 ]
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。
5 f; E( C! D" K1 p* e' V 1 |3 U$ I0 e# O, x* W+ m: p8 j, I
5 d: r$ P2 K0 f
▲西气东输线路示意图 4 j% a; X7 E) D* v6 j5 ?
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。
# P7 D- H9 S. d ^" d' ?7 ` 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！） 2 \0 N( S- y2 B* h7 M: t
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。 6 K; f: n0 K6 i% X3 ^; `% o( N
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）。 - _: ~, G _7 V* D7 w
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。
; w, C% z. y1 F( d ▲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！ 3 c, b$ J9 z' \
========= 工程和技术难度详解 ========= # E8 s. n8 i: q) _. N) p
———————————————————————————————————— - h2 S7 l% c1 o% B
挑战一：开发方案难以确定
) h/ [6 S! ^& G" G6 |6 {; \2 R% r 难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！ 1 ~, _1 B4 X5 P( u* F2 M% {! `. x
. F# b; w* J4 p2 t5 q% K
▲荔湾3-1气田地理位置图 4 K/ t/ ^/ U x8 v/ O4 g
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！
5 F4 V. I* G: P4 U8 e U9 C: r 难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 4 p- u) O9 {& `$ J! d# [$ b
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。
5 U$ Y2 P I. e) D: k ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ + T, G& b& C7 S& ]
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。 + G) r' M3 V0 G1 D- o0 `0 A. }
. f3 V, ^* W( U n5 b# k1 G- W2 k
0 `; |, z2 K) @( Z6 Y
▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
2 G4 q8 ^ A9 Z2 d 1.深水半潜式平台
2 z1 u0 r+ B4 U( @ z" R6 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。 : A, j. w3 e3 C, ~- }
▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球
. n/ j6 O# f7 T3 q 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。
/ L5 R; X- _. I5 n% K# C ▲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
+ i: W: z' j! O. }0 w 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。
' Z2 c6 m, K4 W3 D5 l3 [1 Y7 e ▲三代Spar平台水下生产系统
9 w3 r/ I- [; w$ o4 G1 ^ 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。
% C! P8 U1 H1 B ▲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
& D7 Q0 ~: H8 i7 W
5 j5 u) O9 g; k+ K. A ▲方案一示意图: P! R1 u% w) Y" O) h0 H! f
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）
" h* L& x4 W- G8 z; I 方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端 0 q5 f# g2 g6 e6 X: y" N/ [
% L4 d+ y' Z7 `7 ]! Q- x6 a T
▲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）
1 ~( X7 g0 k" I! z$ W$ V 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 . r, `0 ~( J- q: C; l8 G6 G+ }$ S
! @6 ]- \" C5 n9 _/ X
`! c& ^% k! I, |, \0 R% M: ~( l
▲方案三示意图
W, ~5 n5 c' H; a2 O% z 1 c3 n; @/ |. g/ P7 ^
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 7 D3 F% t( A" g5 |7 A5 n
0 x5 Y h: | m: q) W4 Y
▲方案四示意图
6 V5 K( A+ [3 t! t. I* v- i 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。
& s1 H3 v: ]! s' X' a 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。
" o1 f/ s) X2 f' X8 E
j: I! J5 h2 B V& D ▲荔湾3-1总体开发方案$ l3 }% d" t3 m/ Y. 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。
9 R8 R- Y0 k: L) ~
( z. K8 ?6 E! B4 Z4 `7 R$ t ▲荔湾3-1气田开发方案
: ]3 m3 i- m3 z0 t% G' h. r 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） 5 r9 ]' s, ~0 V
1 ]; U- X. U; n c0 L
# x- f- p( Z# h* o- K m
/ l! }4 X+ d7 g" x- M
: G: L# C: k) K4 c1 l1 P( ?# I1 H
▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。
4 Q0 k2 B/ p p2 k : s& z. ^3 S6 c! |" W: k
———————————————————————————————————— % k, c9 {, J3 p% @8 P
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。 ~! u- p" O5 a5 k( j
L9 K3 K- |5 ?8 C* y+ d
' K1 a! R# {6 D, M ▲荔湾3-1气田整体开发方案 ' K; H( z+ v8 z H
4 t2 \$ d/ [1 {4 P' M$ C# e
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。 * p5 W5 j T ?% D7 \
( ^4 V. W! y N- J a
▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。8 L: }. l: w- A; Y' G: v8 u$ R
) `9 k. y. o! \ r* @- B B ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。# q' W, b& [, D; W
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）。
0 J: f# n0 y1 q7 [9 }
# p5 L. U- b' P" Z; y " }; e) ^, H6 ~$ y O# B i* E
▲导管架建造方式
i& O& `! b: j$ t; m2 e: 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）。 $ E% n1 b1 p0 n( H; C. c
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！ & R! p, F2 k9 u: h# M
▲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
) T5 Z( Z' d8 R' l- [; L ▲入水扶正 # }' m4 _) O0 }6 P/ @1 L( V/ l
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！
; s# f- b g, {( h" ~
7 B8 I# i/ ]+ X4 y7 r4 e9 [ ————————————————————————————————————
1 _! W3 m7 l- W. C+ V; B: |, H5 Q 挑战三：平台导管架安装问题
. F+ g6 T" Z& ?! V 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。 : e! [( i- ^, T9 f' P: C
! }$ }5 \4 t7 ]) E# r ▲导管架滑移入水安装方法 / J# ?; X" G6 \' N
但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题：
4 T. F: O( N. |6 V. k- G 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。 9 C h I* ?8 J+ m/ a
: e5 d0 n# x* C7 d& X" B
, D$ e! E; }, u* |2 r J' g
▲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。
3 z: @1 H- D/ g 既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
' m% J9 E0 c/ k! Z( 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！ 6 E) [) t+ ?8 A& M0 V
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。! \& O1 |' ~7 D' ~! g: K
▲浮托安装 " r' S* i9 R, H$ b- R6 l) ^
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。 / C/ n' f" t2 u" S* c% W
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）; {; L3 r% O0 F- d, D/ Z
▲“海洋石油229”驳船改造方案
0 Q3 B3 B$ i# z- t 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！
7 f: D: M! P: s" j ▲上部组块成功装船
}* Y4 f! h9 |* @8 T9 _ . k: _3 }2 v- `% _: [
▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装
- _3 W1 Y9 _: r: Y: h- d & L/ a* X( C$ ]- U6 M5 m
▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒 2 q A4 _% Z: L
* B, N& u2 x3 p/ }5 J+ c ▲庞大组块与导管架对接处 3 A0 i/ B7 Z& Z/ I. i6 V4 K1 |
8 r7 |' D; Z! J5 k% f7 Q5 P ▲成功安装，击掌庆祝
: R5 Q- F, m; i! q1 M4 Y ) L) }+ g. ~% q0 A3 E0 n
▲荔湾3-1屹立在南海
% I6 w' l) t+ S3 H$ q% j8 e 大功告成了吗？NO！NO！NO！ 0 _ O5 F. m6 X; e3 E+ a" ~# c
$ e, B% m( J3 s, H/ ~ —————————————————————————————————————
7 R5 {& q9 Z9 P& o5 P- H) } 挑战四：平台建好了天然气出不来
" w" _9 B& D9 y6 x 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。
( K" `! Y9 N g$ r# K
! w! t$ Y2 _- L2 X4 w4 H ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠） / h0 ~5 C( A9 Q3 M" w' E4 }
最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？
, Q' u) A. X( Z9 J" z2 W 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。% n. W* ~- f. Y3 y) n& X g0 J
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！' W: I, U- u8 h9 `4 Y9 L4 h1 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！
) H% B, O# s7 k3 n* T& O" v ▼补充知识▼ 双海管清洗知识：
7 I* Q' Y6 `' [; q' T2 \+ y. i+ W7 {; w 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。
7 b) N' y1 D& A; _& h9 Y* Y7 j# _ 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
& a9 E$ Q& `0 ?1 j& B& f 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 P2 M. Q; |$ I- @1 \2 K! s- g ▲清洁能源点亮城市文明 ! R6 [; G2 B0 b; W* N. @
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。 & c" `2 g- c+ p, u
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
) \2 P3 j9 t2 b' d: W) R ▲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 n4 x( D7 X$ m ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
" i) u! ^' l; u( w9 @ 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 U, l4 I& P( V% v/ b7 D4 S0 E# W7 C 道德常常能弥补智慧的缺陷
' }3 S2 E- D c7 F c! M7 y 智慧却永远填补不了道德的空白 9 h$ a* ?& x+ @! {; {. _$ o
做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人 0 N6 Q0 i: R+ l3 m# A5 p
; g+ d; V/ o+ s# I$ l5 r
————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
$ K! J7 \: C5 e m* K4 [" J$ b" v6 a# 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。—————————————————————————————————————
/ @/ [0 k& G$ f( ~% G& Y, d i( u 对转发的态度
4 ?! s# ?9 N$ b" U# M. h
9 k+ s6 K2 u) s C/ b4 n, V1 l- n# \ 欢迎广大用户转发到朋友圈，和更多朋友分享知识的价值。 - s( B. H# h5 U, r
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。
2 l# Y( g2 l6 X$ g$ R# X o 为了提供更优质的内容，编辑部的同事夜以继日，相对“制造”而言，创造是一段非常艰辛的过程。希望大家尊重我们的劳动付出，相互帮助、共同监督，任何媒体未经授权转载，我们会追究其相应责任。 —————————————————————————————————————' ]( f5 G. D4 d% V9 x" a9 }2 R
好文章分享
4 p- W( T1 ^( q% e; H 0 X S! F! G1 f" p
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！ 9 c. A! y. _; i; v4 q
5 S6 W1 g9 [1 z( R& T9 O& L & s) Z9 D& n# J! B1 G1 j
/ J/ p2 k6 ^% @' M/ r7 F9 q7 i/ g, x, x: ]& O$ {1 H# o H& Z
| 
