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4 e! h; w5 y- b7 h4 q 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！ : S ~' L( E1 h* d- \
============== 故事背景 ============== # j* ^8 P. E5 d/ Q* {
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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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T z( V3 o. n. T& {5 t1 ], i ▲使用清洁能源已成为必然 + j2 L) D1 U+ ?2 b8 S
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。 & W. |, B8 ~, }. S" [ g9 r& X
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▲西气东输线路示意图
, e' [! i U0 I/ y 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。
& s4 B! R' ?; q% C j 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！） 5 J# x5 O4 G$ Y# v& s, K6 I
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 j: C+ v$ W b4 y2 s7 p
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）。
" @) ?- Q0 r9 Q' |- Q5 l& n 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。
8 b, S! Q2 A0 e2 g4 i' L ▲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！
O0 c) H$ W! S, ~0 m0 i5 t$ r ========= 工程和技术难度详解 =========
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* X w9 w3 h3 w' p c, y 挑战一：开发方案难以确定 ; _# `! L9 S8 I2 Z
难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！ ' r6 Z9 h# k4 ^
0 N% [% |) N9 K+ f ▲荔湾3-1气田地理位置图
- t& q- [! r" S- l! 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！
. ]( j: u+ o- ~. ^$ X n2 K 难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 , q4 a$ F4 D* B8 X% `1 A
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。 0 v: q4 R! T# ~5 G5 ]/ e( v
▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ * p: Y5 G) \0 j5 e
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。 2 f0 C, @# B9 a5 }$ Z% e
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▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：1 L$ Q* C4 V% i) d$ Y
1.深水半潜式平台
1 u# k2 C4 W% a Z U* \ 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。 $ @0 }- A+ V: g- M; C
▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 ( `7 H3 G/ A! [. \# L8 ]7 S3 K
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。
; u! |6 O( P) k0 z& 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 9 T, B! l" J) i
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。
9 {4 J [2 k3 n1 U2 Y ▲三代Spar平台水下生产系统
, K) U" q6 i. d6 f/ f" B: [& E8 z% I 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。
1 }, z7 Y |; V8 B4 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6 \( W s: d" k
# J- g1 ?8 m" d1 A' m ▲方案一示意图8 d, p/ j( c- L* ?5 L
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）
; K) Q4 u5 X$ G( I 方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端
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' j6 q; _ c/ F* ?) z ▲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）
( t6 p& n m) O 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 & b/ M; F$ D; j8 f
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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 ) R( x0 z$ b, h+ m
4 Z0 J) b3 B* N O* x/ u ▲方案四示意图" \" l. @4 w6 l. Q8 z
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# j% v- L. v# L. z1 ~) K4 ^
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
* }7 y, Z0 B5 a3 T 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。 * s1 c b- @- P9 r; z- W3 O7 @9 }
( x7 N5 R& x& c B6 I Z ▲荔湾3-1气田开发方案
! B* Y- V& J+ @0 N4 n 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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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。 5 n/ j2 t$ R) C% Y3 z2 K/ w; p
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5 @- `3 O( N, }2 U ▲荔湾3-1气田整体开发方案
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6 F4 G9 L; B. a0 f4 B$ L$ W8 q5 A$ ?! N" D 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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3 n+ w) }" W5 n% d' O ▲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。1 ^0 p1 y5 J4 i( r+ P6 C
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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' }. |; s& L, R% m4 J ▲导管架建造方式 9 s7 O+ [4 F0 @# B5 J# X4 V
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）。 , x) N$ f b2 _! ? v# e
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！ 7 C0 e9 _1 v2 m' D
▲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
) ]( X* a2 x6 W$ @ ▲入水扶正 1 ]' ~; |0 |) D9 J' B& u' g
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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* p& o, f4 u7 ^+ o% Z+ `1 { 挑战三：平台导管架安装问题
& d! I3 @3 K2 r3 f$ I' z4 q9 l { 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。
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7 d* {3 X5 C& q& `! r) T5 Z8 i9 R" _ ▲导管架滑移入水安装方法
4 g; w" U8 q! h1 b2 b. r* z 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： " [+ c- ]- m9 p5 D& x2 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。
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% q5 O/ r2 F8 Z/ l( l0 d ▲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。
2 [8 n+ _' w U8 P5 M, ] 既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？ 5 Q1 f' D- ?, t, G: I
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！ " P5 Q; a3 X" O; I
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 {0 g/ \ x$ P. ]$ e6 x5 @2 c; {
▲浮托安装 , x# s$ c4 n2 N
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。
8 p9 ]8 N5 E" g# h' j8 X; 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）
0 Q' y p: z: |; W. _& u ▲“海洋石油229”驳船改造方案 . j, {- V& {" d
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！
. l7 ]' h: `8 d& f* S7 z ▲上部组块成功装船 $ [$ A6 _/ N+ k
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▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装 ' V8 Y8 D6 t0 n4 g5 U' T* s! v. G
( r B1 e: W- \2 C4 Z ▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒 / ?% a, ^! g5 i" ~' M9 h6 i
8 v6 P( f; C9 p+ E9 P0 w6 V ▲庞大组块与导管架对接处
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! C8 n2 J$ s1 E$ ]2 d, O ▲成功安装，击掌庆祝
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▲荔湾3-1屹立在南海 - d, |( U( S1 e
大功告成了吗？NO！NO！NO！
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) J* ]" Q8 ~! }$ G9 m# r 挑战四：平台建好了天然气出不来
- m6 ?* _/ M0 G- p2 { 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 B$ \: @9 D$ O! U: d, [- b3 v
最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ & ~, ]( E1 @% D5 j6 X K
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。
P/ m0 D/ @% e7 S ▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！9 N8 d* U7 k' q
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！
0 b* s8 Y4 w) J& K$ r7 Y- I ▼补充知识▼ 双海管清洗知识：, a( M$ l- c, h" }+ a# `
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 u8 @# K" K3 R. G- s 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 2 z2 D7 F/ O" a) n& P: i
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！& x$ ?- E' N5 z
▲清洁能源点亮城市文明 ( J3 {( {( n- R) J1 Q. f5 w8 z% p5 l
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 i# _3 d( a6 G% E/ Z 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.html1 B6 y+ N; K& w+ d8 A" 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
# e/ L) L! K" X% q$ w ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下） * T- {" a+ z1 a( H
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。 1 j7 h& f" P$ @8 ~4 t, t
道德常常能弥补智慧的缺陷
6 `+ l4 y5 ?4 B! b# w 智慧却永远填补不了道德的空白 % c L& P+ _. I% g
做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人 1 F2 \4 l) x/ e/ L! P) t
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————————————————————————————————————— 石油课堂的原则; c7 i9 t" U1 X
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。—————————————————————————————————————
8 U$ d+ P# v) N1 ~3 B) k 对转发的态度 , T0 q/ p/ {- M6 o6 \8 p
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