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揭秘“海洋石油981深水工程”

  5月9日,海洋石油981深水钻井平台在南海成功开钻,引发国内国际舆论高度关注。

  这座由中国自主设计建造的首座3000米深水钻井平台,目前正在南海东部珠江口盆地的荔湾61区块,距离香港东南320公里,在中国的专属经济区范围内。距离黄岩岛尚远。之前,国内从事深海石油开采的钻井平台,大多数从美国、挪威等国的公司租用,日租金高达50万至65万美元。中国自己造出了981,最大作业水深3000米,钻井深度可达10000米,到南海任何一处都不怕。

  981的开钻目标,是荔湾61区块的第一口探井,深1500米。与目前海上油井集中、风平浪静的墨西哥湾海域相比,南海风浪大、台风多,参与981建造的工程师告诉记者:南海的海况,是全世界最恶劣的海域之一。

  远远望去,981是个长方形平台,四个立柱下踩这两个船体,半潜于海面。平台长114米,宽89米,甲板面积类似于一个标准足球场,甲板室顶部配备有直升机起降平台。在平台上工作的石油工人,每28天才能够乘直升飞机回陆地倒班,工作时间从早6点到晚6点。981于2008年4月在上海外高桥造船有限公司开工建设。2011年12月,平台交付使用。外高桥造船公司的不少技术人员,在平台尚未正式投入使用之前,就在上面工作过100多天。

  据技术人员易国伟描述,981上的操作系统,基本实现电子化、集成化和网络化。比如所有控制按钮以及监控数据,都集成到了控制室的控制摇杆和触摸屏上,在平台上操纵复杂的钻井系统,乍一看,可能会与玩电子游戏相似。而981最关键的部件之一,便是位于船体最下方,分列4个角落的8个螺旋桨。在电脑控制系统精确的分析计算下,螺旋桨各方位恰当运转,才使得钻井平台不会随波逐流。据外高桥造船公司海工项目部的刘耀阳介绍,即使任何两个螺旋桨失效,平台也会在其它螺旋桨的借力补力下,正常运转.不仅是螺旋桨,981的先进之处,在于平台各部分的电路、网络、通信、冷却管、通风管道,都有单独的备用系统,且互不影响,某一部分出现障碍,甚至进水、失火,都不会影响整个平台的运行。

  外高桥造船公司海工设计所电气室主任袁飞晖告诉记者:如此自动化的系统,都得益于精密的电脑控制,平台任何部位的问题,都可以在中央控制室远程控制。另外,981平台还采用了12根长达1500米的高强度轻质锚链,作业水深小于1500米时可以采用全锚泊定位,大大节省燃油,在3000米水深海区则开启动力定位系统,此二位一体的组合定位系统在国际上没有先例。也正是这套定位系统和自动化操控系统确保了981全天候作业,为惊涛骇浪中的981赢来了定海神针的美誉。

  在设计建造981技术人员看来,最重要的收获是摸着石头过河,第一次有了整合、设计、采购、调试最先进深水钻井平台的经验。虽然,981采用了美国公司的ExD系统平台设计,并加以改进,核心技术设备大多进口。但大量的详细设计,比如钻井包的搭建、备用设备的设置、平台各部分的安全分割,都出自外高桥造船公司及合作团队之手。

  没造过,给了散件摸索着组装。981造了将近4年,单是船厂交给981平台经理邓明川的设备资料,就超过一吨重。去年,981在舟山进行最后的海上安装、完工调试和试航,其间经历了两场台风,这让刘耀阳和团队中不少人成了气象专家,如今他们还津津乐道于当时的台风轨迹预测和撤与不撤的纠结。

  最后,981为了取得第三代动力定位的认定,请来国际第三方做失效模式影响分析(FMEA)。说白了,就是搞破坏。检测员按照程序在平台模拟打井的时候,突然切掉A区域电源,或是瘫痪B区域的通信网络,有时候还有让C区域出现火警,风机、冷却系统失灵等,以此检测动力定位系统的稳定性。这让调试技术员支贞印象深刻,虽然981一个星期就通过了检验,但支贞和同事们为此做了数百次调试和准备

  有了这样的经验后,我们的水平就和国外主要的海洋工程总承包商很接近了。刘耀阳说。若再造一次,可以设想到的是,完成建设任务的时间将更快。同时,国产化率在40%的基础上也将进一步提高,不仅仅是梯子、扶手、栏杆、水密门,还会有更多的国内承包商参与设计建造,带动国内船舶配套制造产业的能力升级。

  中海油工程建设部总经理金晓剑告诉记者:981采用的R5级海洋工程系泊链,按200年一遇的台风条件设计,由江苏亚星公司在全球第一次造出。在批量生产该链之前,我国的高级别锚链一直依靠进口。而如今,该公司不仅因此接下国际订单,还在去年底成功上市。

  981的最大作业水深,达到3000米,即可以悬停在距离海底3000米的海面上,向下钻井,几乎可以征服所有南海海域的石油钻探,在业内属于领先水平。

  中国工程院院士、总公司副总工程师曾恒一表示,浅水和深水,在世界范围内并没有固定标准,仅仅是反映海洋工程发展的水平。但业界有这样的共识300米水深以上即为深水、1500米以上为超深水,从浅水到深水的跨越难度,不亚于从陆地到浅水的跨越。

  早在1983年,我国就成功自主开发出勘探三号半潜式钻井平台,具备300米以内水深油气田的勘探、开发和生产能力。但20多年来,由于缺乏深水勘探开发的大型装备,大规模的南海深海油气开发还无法全面展开。在981建造之前,国外深水钻井能力已达3052米,而我国海上钻井能力最大作业水深约505米,大于300米水深的油气勘探开发处于起步阶段。981成功开钻,标志着中国终于有能力进军深海油气。

  水深如何影响技术?首先是因为深海的水压大,对海上设施带来密封、腐蚀等难题;其次是因为海底温度低,但井底可能会有高温,海底地层的结构也变得更加复杂;三是之前浅海施工的钻进船、铺管船在深海统统派不上用场,海上装备都要有所变化;还有,相比于浅水的风浪缓和,深海的灾害性环境更多,对设备可靠性和人员操作能力要求更高。

  参与981全程建造的刘耀阳告诉记者:最初的海上钻井平台,是打桩一般固定在海底的,钻完井之后需要切割、拖走;而后发展为自升悬臂式的钻井船,它站在海底的脚是可以伸缩的,钻完井可缩回、移动;另外,过去海上钻井船作业水深受到锚链长度的制约,而今,深水的钻井平台,主要依靠的是动力定位系统,是依靠数个螺旋桨和精密的电脑计算,固定悬浮在海面上钻井的,钻完井后,可以自行返航。

  中国海洋石油总公司公布的战略目标,是要建成深海大庆,到2020年拟在南海深水区实现年产5000万吨油气当量的能力。

  2000年至2011年,我国石油消费从2.2亿吨增长到4.7亿吨。据中国石油(601857,股吧)经济技术研究院发布的《2011年国内外油气行业发展报告》,去年我国石油对外依存度高达56.3%,天然气对外依赖度为21.9%。而随着我国近海勘探程度的逐渐提高,近海发现新的大型整装油气田非常困难,勘探转向深水是一大趋势。

  所以,多数勘探专家纷纷将目光瞄向南海这片我国面积最大、油气资源最富的海域。据了解,南海石油资源约在230亿至300亿吨之间,天然气总量约为16万亿立方米,占我国油气总资源量的三分之一。

  相对渤海等近海而言,南海深水油气还是待开发的处女地。但能够从事深海油气勘探开发的国家和公司屈指可数。而核心技术和尖端设备,更是集中在少数几个国际石油公司手中。2006年,我国曾与加拿大石油公司合作,成功钻探了中国第一口深水井荔湾311,从而发现了中国第一个深水气田。但这类勘探开采,大多数和国外公司合作,或是租借他们的设备,或是要与他们利益分成。

  981是中国第一座深海钻井平台。在一定程度上,有试水意义的981也关乎中国深海石油战略的未来。一个981未必够,需要的,是一支深水舰队。

  目前,这支深水舰队由6艘可在水深3000米海域工作的深海工程装备组成。除981外,还有我国自主建造的第一艘深水物探船海洋石油720,可拖带12条8000米电缆进行海上三维地震采集作业;另外,还有一艘海洋石油708,是全球首艘集钻井、水上工程、勘探功能于一体的3000米深水工程勘探船;另有海洋石油681/682两艘为981量身打造的深水大马力工程船;以及目前刚刚起航前往南海的海洋石油201深水管起重船,能在除了北极之外的全球无限航区作业。

  工欲善其事,必先利其器。981开钻,让中国成为第一个在南海自营勘探开发深水油气资源的国家,也为与周边国家合作勘探提供了坚实的技术基础。

  来源:解放日报

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