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6 ~* b; h# W/ _ 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！ ; t- S+ V0 h# q5 f! j% d" f) h
============== 故事背景 ============== " b1 p* d# f! ^+ q
6 u1 ^8 F8 D' |2 S: ~1 w s8 Y8 W2 ~ 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 4 r4 O1 Z. W4 w9 T: k& l8 y
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。
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& y) l- Z1 ?9 p ▲西气东输线路示意图 # r( \9 r0 K' A/ t% C/ _" }2 c) N" n+ v
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。 & G' o3 o5 G; ^0 {
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！） + @7 L- ~3 X: ^
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。 / ]$ |& m7 x' j1 ]3 X" W+ O
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）。
$ F; L) T( ~; Z( X2 U) r 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 q! M! w- ]# Z- {1 n ▲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！
6 b/ e- L j$ _4 i& X/ N* ]4 o& q' e$ Z ========= 工程和技术难度详解 =========
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# h) E, _6 q D4 R5 X; i5 { 挑战一：开发方案难以确定 . I7 Q" A+ q, x' D* V, R
难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！ 5 \7 h% t6 H; _* V, o" H9 [' l
# K$ s/ d2 ?5 y+ K7 S ▲荔湾3-1气田地理位置图
o7 S9 r1 E R 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！ * V9 J i: V6 a3 l& c( m; w I) t
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发
1 I( X# I9 D/ j' s' S 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。 ; Z1 G( ^- @: a6 R! p' \1 ?
▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ - y8 m5 T* y+ d+ W9 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。 ; }: t: A5 Q/ Z0 z) R
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▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
" p% C ^0 `; g" s 1.深水半潜式平台 6 F3 G V0 n4 ~* W" |
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。
1 b/ P; K+ u0 \. r ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 * o6 O* X$ q5 j( a* r9 y+ |% {
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。 8 m9 w- m, K7 ]! m# x9 ^: x
▲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
1 l# Z+ ^& P, o' j# Y+ ] 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。
# [7 U* I0 q7 l+ L6 B. S ▲三代Spar平台水下生产系统 3 [: n; R( L/ g. l2 w& y' }$ c
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。
$ M$ D: P ?4 ?; P; ?% p2 ~ ▲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
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▲方案一示意图
2 S- c) o/ K6 r, H5 Z4 U; B 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）
2 Q: [4 H! `: D- R8 A/ K b 方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端
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▲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 I8 {3 |- m$ i
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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C; _; y) e% @( {" d1 h ▲方案三示意图 . S. b, l# A( U9 z3 Q1 m$ W- I
$ [) D: N4 n% v 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
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& h) I& x/ G. Q0 T3 B! { ▲方案四示意图: s$ r* A& o2 z2 l: e( y% w
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。
, ~6 q" V% Q/ I2 A2 {) ]8 s$ l4 O4 w( M 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 \: t' ^: w8 h
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。
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▲荔湾3-1气田开发方案
" I5 O4 |, C& T. c' ` 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。 9 Y$ C7 z8 J* W# E' v% d8 U
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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。 6 w, m& n9 z" W$ k9 `
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▲荔湾3-1气田整体开发方案 % P' g+ I9 U( E; w ?3 P) v
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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。
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4 n0 X+ G$ m* n4 _' M/ j ▲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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+ R9 `& K3 ^( I0 n+ V ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。* W8 S' G$ R3 w( j" H
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）。6 m( P1 k3 w/ Q- J2 n
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3 L# G# P/ ^$ v( J ▲导管架建造方式 6 {1 q9 z0 K: b. y
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）。 ; @- U, Y% N! ?% `
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！ , J9 W, f5 k& b( Z/ i# I3 k" [! G
▲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4 ~0 I4 ^+ Z: \
▲入水扶正
& R- N1 l, ?. C) b 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！ & v" Q6 W9 J' E' ]
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/ u4 y2 j9 N. \3 }1 i, E 挑战三：平台导管架安装问题 4 r# X) Z- h/ Q( C; U
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。 1 m# i/ h' X0 y
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▲导管架滑移入水安装方法
3 p5 y! C) p8 L: W 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题：
' |& \2 j9 x5 S/ p# O5 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。 - g% L n$ P& k4 J- o
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▲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。
1 X8 N/ N5 k. h0 V2 v/ a/ C% @ 既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？ ; F. u f4 K" _ r2 ~% E, R2 K, Y
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！ / f5 L# M* z# v0 n3 w& A( e
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。/ b; U. u [0 u* y& @
▲浮托安装 $ p- g# \& ?( U" n0 X7 K
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。
! Q5 p2 g" o* V) C& Y: a1 C- ^ 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）
2 X9 Y. s+ y/ ~9 c' {# ]$ c, u) Y, i& C ▲“海洋石油229”驳船改造方案
5 w$ x9 Z* P9 N5 q 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！
% i, a2 z& J9 S( Z# F ▲上部组块成功装船 ) w R# _/ m4 m7 v
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▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装 . c1 d) G: ?! U) A% M$ P& i
) e4 `5 o0 d. m' j9 C0 o9 U ▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒 9 Q3 y, D2 S, x# `
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▲庞大组块与导管架对接处 : B5 { Y: F* g `7 G4 ?! w3 Y. d0 O
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▲成功安装，击掌庆祝 0 e* ^% @2 Y0 s4 l. L; q
5 V4 E, u, P' j ▲荔湾3-1屹立在南海
! a4 z3 Y! E( q8 P: ~ 大功告成了吗？NO！NO！NO！
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$ L6 ?& M( m" i' Y 挑战四：平台建好了天然气出不来
# U3 q; ]: ~0 ]7 Q. l4 P! R3 E 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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$ A8 U" P% ]# r, y( a- s( O ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
9 h5 Z" n+ h+ V' h+ R4 V 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？ " I1 n1 [4 g* t
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。7 {9 B$ P! w z+ a- M" L
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！2 F/ C7 B0 }& w4 ~9 g
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！ % ~. Y) q: E0 l g1 e) r2 H
▼补充知识▼ 双海管清洗知识：- e4 T7 e2 K6 `) u; {3 N8 s
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。
1 L, s; w' o" {3 {* K# C- M 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 ( ^; l: {7 v1 v9 M3 p7 S( p4 m) S
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！2 p; T' Z4 Q: X5 r6 w! ~
▲清洁能源点亮城市文明
; T$ z4 u. R7 q 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。
$ G! l k8 w5 }2 Z 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
3 ? m' u7 ]! s9 U3 L ▲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
: N8 o; Z3 m. v ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
- H, Z2 @! H" M2 Y$ l! Y 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。
" N% F: O9 m9 Z4 d1 T; l' m 道德常常能弥补智慧的缺陷
9 U' ^; o) _# g' @: } N# d) A6 v 智慧却永远填补不了道德的空白 1 @ ?: |; ] P3 D/ X
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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————————————————————————————————————— 石油课堂的原则% M9 @" j% ^4 M; D
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。—————————————————————————————————————/ s: s; L& Y# ?8 g) s ?% g! G" V
对转发的态度
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, Z1 M* [. Y2 t 欢迎广大用户转发到朋友圈，和更多朋友分享知识的价值。 ' T* ?1 V% I+ B; H
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