深海盛開“�？�”
探訪亞洲首艘圓筒型浮式生產(chǎn)儲卸油裝置
來源：中央紀(jì)委國家監(jiān)委網(wǎng)站 發(fā)布時(shí)間： 2024-06-24
中央紀(jì)委國家監(jiān)委網(wǎng)站 王珍 通訊員 牟銀滔
“海葵一號”浮裝作業(yè)現(xiàn)場。
工作人員對“�？惶�”內(nèi)部進(jìn)行安全檢查。
水下機(jī)器人即將入水開展作業(yè)。
作業(yè)人員進(jìn)行“�？惶�”錨纜回接掛扣。
扎根深海的“海葵一號”與“�；�”導(dǎo)管架平臺遙遙相望，投產(chǎn)后將共同服役于流花油田。 中國海油深圳分公司 供圖
南海深處，在距離深圳東南約240公里的流花油田海域，“海葵一號”如同一朵盛開的葵花綻放于深海之上，與亞洲第一深水導(dǎo)管架平臺“海基二號”遙遙相望。
“�？惶�”，我國自主設(shè)計(jì)建造的亞洲首艘圓筒型FPSO（浮式生產(chǎn)儲卸油裝置），是集原油生產(chǎn)、儲存、外輸?shù)裙δ苡谝惑w的高端海洋裝備，由近60萬個(gè)零部件組成，總重近3.7萬噸，相當(dāng)于3萬輛小汽車，最大直徑約90米，高度接近30層樓，主甲板面積相當(dāng)于13個(gè)標(biāo)準(zhǔn)籃球場，最大儲油量達(dá)6萬噸，每天能處理約5600噸原油。
從一紙方案到建造完成，再到海上安家，這一國之重器有何與眾不同、經(jīng)歷了哪些“千錘百煉”？又將如何服務(wù)于深水油氣開發(fā)？我們一起走近“�？惶�”。
鍛造重器——
創(chuàng)下建造周期最短的世界紀(jì)錄
隨著世界海洋油氣開發(fā)向深遠(yuǎn)海發(fā)展，鋪設(shè)長距離油氣管道的成本越來越高、風(fēng)險(xiǎn)也越來越大。解決這一難題最有效的途徑，就是在海上建設(shè)FPSO。
FPSO是集油氣生產(chǎn)、儲存、外輸于一體的“海上油氣加工廠”。目前，我國已成為全球最大的FPSO制造與應(yīng)用國之一，所擁有的FPSO數(shù)量與總噸位均居世界前列，自北向南分布于我國廣袤海域中，支撐著我國海洋石油近80%的產(chǎn)能。
以往，我國的FPSO主要是船型結(jié)構(gòu)，為什么要把“�？惶�”設(shè)計(jì)成圓筒型呢？“相對傳統(tǒng)的船型，圓筒型體型更小，空間更緊湊，儲油效率明顯提高，并具有抵御惡劣海況能力強(qiáng)、鋼材用量少、經(jīng)濟(jì)適用性高等顯著優(yōu)勢。國際上此前共有6艘圓筒型FPSO，‘�？惶�’是首艘應(yīng)用于亞洲海域的圓筒型FPSO。”中國海油深圳分公司流花油田開發(fā)項(xiàng)目副總經(jīng)理王火平介紹說，“而且圓筒型FPSO不需要復(fù)雜的單點(diǎn)系泊系統(tǒng)，相比船型FPSO可回接的管纜數(shù)量更多，更小噸位即可實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)要求，是將來深水油氣開發(fā)裝備的重要發(fā)展方向。”
歷經(jīng)近十年的研究和設(shè)計(jì)，2022年3月，“�？惶�”在青島開工。顧名思義，圓筒型FPSO擁有大直徑的圓柱形筒身，船體內(nèi)可儲存原油，船體甲板上方搭載生活樓、處理設(shè)施、發(fā)電設(shè)施、外輸系統(tǒng)等。其生產(chǎn)工藝和整體構(gòu)造非常復(fù)雜，在相當(dāng)程度上體現(xiàn)了一個(gè)國家的海洋工程綜合實(shí)力。它究竟是怎么一步步建造起來的呢？
“�？惶�”設(shè)計(jì)經(jīng)理馮麗梅告訴記者，第一步是將近60萬個(gè)零部件，組裝成123個(gè)船體分段和8個(gè)上部模塊；第二步是將所有分段進(jìn)行合攏，完成船體建造；第三步是將上部模塊和船體進(jìn)行總裝集成，實(shí)現(xiàn)整體功能融為一體；第四步是對60個(gè)大系統(tǒng)、310個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，使“�？惶�”具備完工交付條件。
“�？惶�”在數(shù)字化智能化、綠色低碳環(huán)保等方面應(yīng)用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，其自主化、國產(chǎn)化水平都實(shí)現(xiàn)了重要突破。“我們自主研制海陸一體化智能中控系統(tǒng)，在臺風(fēng)來臨時(shí)可切換到智能模式，實(shí)現(xiàn)無人化生產(chǎn)，為海上油田的智能化建設(shè)提供一種全新模式。同時(shí)，國內(nèi)首次在海洋平臺采用新型天然氣脫硫裝置和雙燃料發(fā)電機(jī)，可以充分利用油田伴生氣，有效提升了項(xiàng)目的綠色節(jié)能水平。大容量液壓潛沒泵等一系列關(guān)鍵裝備也都實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。”馮麗梅說。
2024年4月26日，“�？惶�”在青島建造完工。幾天后，開始離港、起運(yùn)，一路向南，踏上1300多海里的征途。這是眾人翹首以盼的時(shí)刻，不少為之付出心血的人早早來到碼頭，目送其遠(yuǎn)去。
“海葵一號”歷時(shí)兩年的建造周期，較國際同類型裝備縮短了近一半，創(chuàng)造了建造周期最短的世界紀(jì)錄。
水下“接龍”——
精準(zhǔn)回接讓“�？惶�”在深海站穩(wěn)腳跟
6月1日，王火平登上“�？惶�”已經(jīng)10天了，一直飽受南海內(nèi)波流、大風(fēng)、暴雨等復(fù)雜海況的困擾。作為海上安裝作業(yè)的負(fù)責(zé)人，他正與現(xiàn)場170多名工程師和工人致力于錨纜的回接作業(yè)。
據(jù)了解，未加固定的浮式生產(chǎn)裝備像是“無根浮萍”，受洋流影響四處運(yùn)動無法正常工作。“‘海葵一號’要在海上開采油氣，首先要在深海站穩(wěn)腳跟，錨纜回接是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。”王火平介紹。
簡單來說，錨纜回接就是將之前預(yù)鋪設(shè)在海底的錨腿與“�？惶�”上布設(shè)的牽引鏈連接起來，從而將“�？惶�”牢牢固定在設(shè)計(jì)位置。然而，看起來簡單的系泊安裝背后，卻涉及復(fù)雜設(shè)計(jì)計(jì)算、裝備技術(shù)能力、惡劣海況施工等多重技術(shù)挑戰(zhàn)，是世界級海洋工程難題之一。
“這是國內(nèi)首次對圓筒型海洋裝備進(jìn)行海上安裝，由于圓筒型結(jié)構(gòu)重心高、穩(wěn)定性差，很容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)，我們采用多點(diǎn)系泊形式，使用12根分別長達(dá)2570米的高強(qiáng)度系泊纜，從東北、東南、西北三個(gè)方向提供穩(wěn)定的系泊力，將‘�？惶�’牢牢固定在海底。”王火平說，“海葵一號”采用國內(nèi)入泥最深、系泊載荷最大的吸力錨，每根錨纜能承受高達(dá)2300噸的拉力，相當(dāng)于1500多輛小轎車的重量，即便遭遇百年一遇的惡劣海況也可以穩(wěn)穩(wěn)扎根海床上。
彼時(shí)，“�？惶�”正被三艘拖輪從三個(gè)方向拖拽著，形成穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)，進(jìn)行精準(zhǔn)定位。主作業(yè)船“海洋石油291”位于兩艘拖輪之間，甲板上，施工團(tuán)隊(duì)忙而有序地在轟鳴的機(jī)器中穿梭，所有人的注意力都在這場“搶時(shí)賽”上。
“工程所在海域水深達(dá)324米，風(fēng)向多變、海況復(fù)雜，對施工技術(shù)要求極高。”守在船上的資深工程師王德洋對記者說，“作業(yè)過程可以形象地比喻為水下‘接龍’，回接前首先要將‘拴馬樁’一樣的吸力錨，穿過324米的海水打入海床以下21米，確保牢固扎根�；亟訒r(shí)需要操作水下機(jī)器人，在陽光都照不到的海底進(jìn)行精準(zhǔn)作業(yè)，作業(yè)過程受強(qiáng)對流天氣和南海內(nèi)波流等疊加影響，對安裝技術(shù)提出了極大挑戰(zhàn)。”
與甲板的喧囂不同，水下機(jī)器人控制室內(nèi)靜得能聽到呼吸聲。監(jiān)控屏幕上展示著300多米深的海底情況，“水下機(jī)器人監(jiān)督”崔相魯帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)操縱著機(jī)器人在波濤洶涌的大海里“穿針引線”。在水下機(jī)器人的“協(xié)助”下，施工團(tuán)隊(duì)將提前鋪設(shè)在海底的錨鏈逐根撈起，并與“海葵一號”上預(yù)留的牽引鏈進(jìn)行“接龍”。
6月2日上午，首根錨纜回接成功！這給現(xiàn)場工程師們注入了一劑強(qiáng)心針。“這證實(shí)錨纜的回接方案非常有效。”王火平說，但他們不敢有絲毫松懈。
6月10日中午，隨著最后一根系泊錨纜牢牢地鎖緊固定，“�？惶�”錨纜回接作業(yè)順利完成，12根錨纜像12條巨龍般將這一巨型“海上油氣加工廠”牢牢固定在深海，作業(yè)效率和回接精度均達(dá)到國際先進(jìn)水平。
“以柔克剛”——
為深水裝備穿上“中國裝”
圓筒型FPSO吃水小，尺度和受載面積大，環(huán)境載荷是同等噸位船型FPSO的2倍以上，系泊纜張力較大。若采用常規(guī)FPSO的“錨鏈-鋼纜”系泊方式，“�？惶�”需要21根系泊纜。但實(shí)際上，“�？惶�”僅使用了12根錨纜。其背后奧秘是，創(chuàng)新采用了更“軟”的系泊材質(zhì)。
據(jù)介紹，“�？惶�”的錨腿由多段錨鏈、聚酯纜連接而成。其中，聚酯纜以高強(qiáng)聚酯滌綸繩為內(nèi)芯，外部編織耐磨滌綸外套，10萬多根纖維組成一根整繩，直徑僅274毫米。相比傳統(tǒng)鋼纜，聚酯纜重量輕、成本低，且耐腐蝕、強(qiáng)度高，在受力時(shí)可產(chǎn)生一定的彈性變形，有利于緩解和吸收波浪耦合作用，達(dá)到“以柔克剛”的效果。
“全部12條錨鏈和4條聚酯纜均為國產(chǎn)錨鏈和國產(chǎn)聚酯纜的首次規(guī)�；瘧�(yīng)用，有效推動了我國深海錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造和安裝技術(shù)取得全方位突破。”王火平介紹。
不僅如此，“�？惶�”按100年一遇超強(qiáng)臺風(fēng)工況設(shè)計(jì)，高度集成了超700臺關(guān)鍵設(shè)備，這些設(shè)備中約九成都是由我國自主設(shè)計(jì)制造的。其中，我國自研的中控系統(tǒng)、海洋一體化監(jiān)測系統(tǒng)等技術(shù)和設(shè)備，均為在圓筒型FPSO上的首次應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵設(shè)備自主研發(fā)應(yīng)用的重要突破。
2.5公里外，早已在此矗立的亞洲第一深水導(dǎo)管架平臺“�；�”全程見證著這位新伙伴“上崗”。據(jù)介紹，“�；�”的總高度達(dá)428米，總重量超5萬噸，刷新海上原油生產(chǎn)平臺高度和重量兩項(xiàng)亞洲紀(jì)錄，共設(shè)生產(chǎn)井24口，搭載了原油工藝和外輸系統(tǒng)、生產(chǎn)水處理系統(tǒng)及電力供應(yīng)系統(tǒng)等300余套設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程水下井口控制、智能油氣開采、臺風(fēng)生產(chǎn)模式等功能。
后續(xù)，“�？惶�”將與“�；�”平臺陸續(xù)開展聯(lián)合調(diào)試等工作，投產(chǎn)后一起服役于我國第一個(gè)深水油田——流花油田的二次開發(fā)項(xiàng)目，創(chuàng)新形成“深水導(dǎo)管架平臺+圓筒型FPSO”開發(fā)模式。與以往深水油氣田采用的水下生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)模式相比，其采收率大幅提高，可將油田生產(chǎn)壽命延長近30年，同時(shí)卻能大幅降低開發(fā)成本，為我國深水油氣田開發(fā)提供了一種新模式。
“‘�？惶�’、‘海基二號’兩座設(shè)施均創(chuàng)亞洲紀(jì)錄，攻克了圓筒型浮式生產(chǎn)裝備一體化系統(tǒng)、超大型海洋平臺輕量化設(shè)計(jì)等系列技術(shù)難題，形成了兩項(xiàng)世界首創(chuàng)、十余項(xiàng)國內(nèi)首創(chuàng)技術(shù)，工程建設(shè)整體達(dá)到世界先進(jìn)水平。”王火平說。
中國海油深圳分公司流花油田總經(jīng)理江俊達(dá)表示，流花油田位于南海深水區(qū)，由于其特殊的地理位置，每年受臺風(fēng)影響關(guān)停時(shí)間超過7天，造成原油產(chǎn)量損失超過8萬噸。依托“海葵一號”、“�；�”，中國海油首次在深水油田新項(xiàng)目中采用臺風(fēng)無人生產(chǎn)工藝，可在陸地遠(yuǎn)程操控生產(chǎn)，具備極端工況下的安全關(guān)停、海管置換、恢復(fù)生產(chǎn)等功能，極大地保障臺風(fēng)期間油田安全平穩(wěn)運(yùn)行。
據(jù)悉，我國300米以上的深水區(qū)域蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，逐漸成為海洋油氣開發(fā)的重要戰(zhàn)場。近年來，中國海油依托重大工程項(xiàng)目，牽頭聯(lián)合國內(nèi)知名高校、科研院所和企業(yè)，采取“產(chǎn)、學(xué)、研、用”相結(jié)合、工程項(xiàng)目與科研項(xiàng)目緊密結(jié)合的科技創(chuàng)新模式，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，全類型深水油氣裝備自主建設(shè)能力得到大幅提升。
