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$ W, P6 ? X2 q6 B+ h* A, ^ 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！
$ U! X# `$ Z5 E9 y ============== 故事背景 ============== 9 v& u( x% z2 Z7 I& d5 f, r5 i
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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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▲使用清洁能源已成为必然 1 `, ]4 r7 u6 Z" e( n& ?
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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$ O, s7 H1 B- u5 j# [. w ▲西气东输线路示意图 " b! _) q+ a9 J
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。
. Q7 ^& o9 n6 F! E. {. t& Z 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！） - Y( u1 M: W5 Q" d- v X/ n! W1 d
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。 : A; Z& ^( ]2 n5 S9 Z! r0 t
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）。
; H& _) V- \0 z, v3 z$ T3 N+ Q 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。
" Y! ]2 g. _+ `! |& X4 t6 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！ % m) ]0 t- X3 @0 ^! |4 n# \
========= 工程和技术难度详解 ========= 2 z+ S& C6 H# ?; O- L
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挑战一：开发方案难以确定
" V- E9 c$ A$ e; U4 Y 难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！
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▲荔湾3-1气田地理位置图
0 _/ X6 ^; |$ n: Q6 t& u. j' W 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！
# ^1 Y7 X" Y9 a 难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发
: V( O# H) b) P$ N2 s$ h0 h% V* n) H 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 E) E1 o2 T( n% r" U) W
▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼
7 ^ Y9 n7 Z" a 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。
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* X3 F& l4 q8 }! E$ K ▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：8 E8 D5 Y. z2 o" c8 L
1.深水半潜式平台
6 X9 S4 Q3 o( @( Y/ U$ \/ f" r 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; i( x' H! k1 a ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 $ s0 e& Y* N% 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。 5 f# \- Y0 j" S. f; f% P2 f
▲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
. s% X8 {" C; E( e! K 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。
; a8 U l9 h# g9 Q2 ^/ ]- D ▲三代Spar平台水下生产系统 3 p) p) K" W2 i. ^8 V
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。 0 B7 K1 H M8 ]0 G# Q s
▲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+ K( V4 s5 O- m# X( k1 F5 E+ O! C
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▲方案一示意图
; A# z S% |: f. Y" I U* 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） - J4 _ t2 V% z
方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端
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" m& c! N- Q2 ^ ▲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）
: x& t% m: f6 w6 F |0 N 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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! v: q' U& W+ B. h, X1 c8 x ▲方案三示意图
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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
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! T( c- K4 E# h n9 i. H9 `- Q ▲方案四示意图- ^" t/ d% Y( ~4 O+ M
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。
1 o9 |1 P& s, q$ a3 w 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。 9 ^+ q* I0 G; `, d* W9 V t4 a
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▲荔湾3-1总体开发方案$ x% m4 a" c9 ]: n
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。 1 s6 @: \; h7 B
* ^3 y4 Q5 z' W4 Q6 ] ▲荔湾3-1气田开发方案 w! g) w8 [) E" M, d$ q
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） ( [1 T/ |; T- S i' S1 `
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6 j% R) Q6 r+ L* r# n% T I$ W# j' c; ~ ▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。 # S) k4 p9 J" c) j
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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。 . ]2 c4 J: c5 }9 w W
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▲荔湾3-1气田整体开发方案
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, e0 \0 `/ h5 N6 L 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。 3 d/ a2 S3 N- p3 `
. j( J s, q5 C# f8 J& d( |8 E ▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。* m5 P% F" `' O' h: i, T$ @
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▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。/ y `6 D T1 l, k
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）。/ ^8 V) L+ P* B" X$ V. i
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! S$ K0 K8 `/ X ▲导管架建造方式 5 m q5 Q1 V2 d9 ]
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）。
* H1 Z( Y* T) H% P 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！
2 J- Y; r* {/ ]' o7 e; z8 h ▲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
: K o+ i* z. M/ \2 y# t1 L( q ▲入水扶正 1 X8 b' W. a8 Y0 G) X4 O' ]0 k
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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挑战三：平台导管架安装问题
9 G2 a7 `7 p# Q. [ 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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▲导管架滑移入水安装方法 ( m4 T% G, D+ a5 i
但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题：
- e7 s9 x7 C+ g; k* E. q/ e" W 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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▲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% S) {. h/ v
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
& |! X* l# y n4 r8 y5 ?( e* ? 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 w5 a0 @6 ^& ^
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。! h8 ]* J4 r5 C' L) Q
▲浮托安装
. d& Y ]; t+ A/ b8 r7 T5 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。
3 k6 ~' |6 P: y, h$ B 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）
! U5 o& Y7 s; Q5 g- W* h) r$ ] ▲“海洋石油229”驳船改造方案
3 {4 E; u" u0 D6 {6 J5 y H 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！
- K7 e" B! V: F/ u Y B+ K0 [1 M ▲上部组块成功装船 % r0 d: F+ p$ `3 e" v2 z
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▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装 * z; n' u. z8 X1 j
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▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒 - l2 c$ T2 H. y+ ]$ L8 O9 p
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▲庞大组块与导管架对接处 ) e2 y; o2 N/ O1 l, m( x
2 _& t, e/ k* `7 ]/ f% M4 m) _ ▲成功安装，击掌庆祝 " F" T: ^1 n# O
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▲荔湾3-1屹立在南海
: ^2 O( a7 V( [$ f 大功告成了吗？NO！NO！NO！
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挑战四：平台建好了天然气出不来
4 v' ?. v3 v8 G$ C% `) 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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▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠） 6 I' z* y# m, F6 E) c9 Q/ ?) ]: G* O
最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？
. `9 J, S7 `; i 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。( R0 H3 Y) A' k d
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！
0 d% O) ~; B) ^6 b8 S 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！
8 S( Z/ S- T7 X, ^$ U" a9 @* N4 M ▼补充知识▼ 双海管清洗知识：' |9 [1 y G, B! H% j
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。
& e. f( q' ~) K) J, c# g 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 8 u- M/ T: S' }! E( N+ T
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！
7 x1 h$ h* I* w) |7 X- K: X8 ]" h2 r ▲清洁能源点亮城市文明 ( [# {3 F6 |: O+ ]2 x: O! d0 `
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。
8 J9 M) f# O2 m- D( K- J* b6 P ~ 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 q4 r7 l- w$ _* d' c2 ?) N$ 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
! W3 t# b& ], z9 y ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下） : \3 D8 q5 i7 G& ^
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。 & h! S* {- a B& [( Y
道德常常能弥补智慧的缺陷 3 P$ D% D( u& l9 A0 J
智慧却永远填补不了道德的空白 " l9 c) t' N( E R* b' Q4 B
做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人
* F: M4 F" A5 i, `& M& L
1 _" O/ t( Q8 p# w ————————————————————————————————————— 石油课堂的原则- M; \6 X' C8 k( Y
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。—————————————————————————————————————: b+ A/ L: F) w+ C6 F1 d5 b
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