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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！ 1 ]/ g" ~( k. m
============== 故事背景 ============== S7 X) L' O. f N9 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” ) \" I- n- X3 D0 E: m. O
; A; A& e5 I; J9 _' S5 Q( t ▲使用清洁能源已成为必然
+ W u3 X* c+ v: M2 m. t 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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" |2 b- J5 T& A6 M" h8 ? ▲西气东输线路示意图
: }+ o) F. d4 `$ ~ 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。 2 l2 ^# B' x t2 B! |5 r" }, m
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！）
/ `0 P" m5 V- a9 w0 C$ b1 k: [ 因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。
4 u5 }/ t9 A) d 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）。
2 C: H. _- E* N7 l$ w' T 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。
( g. ?8 C" s2 G! p ▲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！ # j. C/ ]7 X, ^. e0 s& Q
========= 工程和技术难度详解 ========= ' x$ q8 x$ V3 N7 t; W. ]/ s% O
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6 Y, k9 _" T b) n* G' O p 挑战一：开发方案难以确定
8 U* B# ]5 ^, f! H 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
- ~6 @6 Z4 f; s- B7 W5 H, F 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！
7 V! [: h) o1 a8 z& m* A2 H, r 难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 - l& i, J# k+ O' j5 k) X* [
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。
. Z: V, J, o4 _. F0 r: m ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼ 4 R% k( A6 F- V9 V5 g/ W( T+ 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。 / V; k: H ? _& o, d4 T) o( B% j
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4 a: ~5 W, |' b0 o( @( n ▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
2 U# V8 `6 B* h5 l: R y2 m 1.深水半潜式平台 6 v+ S) n$ H! h8 ]# u( Z! {
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。 6 A. W* j. @$ U$ V c
▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球
& H: K4 D4 C" D. i 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。 " \4 F. J$ g+ M* u4 t% p
▲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
% ~' B( J3 E! J, X6 N+ I8 V 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。
! e- `& ~3 Y. S: S" P ▲三代Spar平台水下生产系统 8 a) `/ s$ K6 t& y& m+ O( ^* q
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。 9 ^6 Y& Q& A* o3 a1 [& K" C
▲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& l5 w: v: w5 b
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▲方案一示意图
' J0 X0 J5 x! d5 p: y 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）
) m5 ?' w- g, w* y: R3 V% X 方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端 ' e& }1 j; F% O8 B5 e |: t A4 Q
4 i# a" {+ X" Z+ Y ▲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） * p2 W) ?6 ?5 s5 P
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
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0 w, e! T' X% D! i8 O2 P7 R- ^ 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 ; {1 d# a" F: V
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▲方案四示意图
5 a# j. F' ?# N/ H4 w- L 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。 , I; T2 {3 n1 q# G+ \# Z I
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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, @! e5 V; o' M0 ~" D ▲荔湾3-1总体开发方案% _9 f; r- ~: U
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
0 @8 Q' `* T, C+ d* M* m 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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/ c7 G9 D; P+ D9 F) \# N ▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。 - K7 W9 P) H; p2 s8 f/ \9 }
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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。
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# B/ A4 U( E& _; N ▲荔湾3-1气田整体开发方案 " D% W; C% K4 H ^) Q1 |: B
2 s p' M8 |& Z0 R, Q1 T; p 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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▲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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( y6 ^" u3 m1 w7 { ▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。
3 R- W1 j) s, Q2 w* a 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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8 A- k) C/ q2 \$ k7 \ ▲导管架建造方式 / {0 N1 E7 }* j8 z# v2 \- m
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）。
& {: Z; l }5 a5 m+ j: L 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！ # [$ v4 h& w* a" U" m; Q6 U
▲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2 @8 D: `+ c' P" Z3 P3 W" }$ x
▲入水扶正
+ U/ q8 l) E6 r 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！ " R! }: t. ~( K5 k
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/ z9 {& ]& [! a' p5 c8 V1 ? 挑战三：平台导管架安装问题 1 I# U5 x6 e4 S. S: E
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。 % k7 P) M8 O0 }# B% ?
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▲导管架滑移入水安装方法 # C0 D! z% z! a$ W) _
但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： 0 Z. ]5 b6 \- B% O4 N0 ^
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。 * m9 D% {1 N' C) S" _7 u: r" k4 W
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" S( J V4 j2 w3 J ▲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。 5 Y0 y; O# \/ M3 h! v( v. K
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？ & H; U4 E7 J+ {
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！ G& _" W/ b8 y7 f1 C+ ?
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。
7 K2 |2 t* X0 P) s ▲浮托安装
: ]/ o8 Z- u. S 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。 ( `9 Z0 w$ q' G6 |& ?# R8 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） n5 }$ o, A2 G2 r7 d8 G+ e" I! ?# S
▲“海洋石油229”驳船改造方案
( W& P6 a4 q; m/ R, o 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！, ]7 k: ~& W% u; b y8 h, i# k; D
▲上部组块成功装船
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▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装 8 Z$ H, R, o( c% z: s
( C! U+ m: h# {9 ^- b; w ▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒 0 o" K2 u( ~5 p" D0 i! F% p/ Y% n( |, f
$ |# p4 F& I4 S) N3 x. f ▲庞大组块与导管架对接处
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▲成功安装，击掌庆祝
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▲荔湾3-1屹立在南海
$ W8 {0 R S2 F- L# k5 z 大功告成了吗？NO！NO！NO！ / N+ y3 m. r6 I! O: e/ R- `
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挑战四：平台建好了天然气出不来
) k( @. Y3 [/ ?5 U: C# o 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。 - w) L3 L" w! _/ q9 k7 [' F
8 ^, _# X; j* i: q* X' ^* B ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠） , N3 O, U+ e- j& c
最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？
& f! S4 U0 C( g# R1 r 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。8 i5 ~: a3 D+ E" \
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！; E l# _# D1 X. E
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！
! ]1 u+ |& g' `4 \0 n7 t V7 e ▼补充知识▼ 双海管清洗知识：
6 f5 ^. J. u! y3 ?/ e; C 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。
% K7 K$ O9 K& @# U" d* g2 @9 ` 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
% @! {1 E" H' u7 X2 a 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！; O% _; Y5 c8 u4 ]2 d
▲清洁能源点亮城市文明
! E: ~" Y' g$ E/ H 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。
5 u' X0 C9 W8 N9 i 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( Q0 z3 H, S) h" _1 L' ^1 m
▲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
0 H8 U: ~+ V; u1 y( m ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下） ! f) M( P- k) g3 k4 Z/ {0 |
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。
8 `6 F' @; T# B# n0 {3 d& } 道德常常能弥补智慧的缺陷 4 h% D( z3 f, r# W" P: E
智慧却永远填补不了道德的空白
T+ j, q% L2 t$ Q5 A9 c 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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2 X% F+ Q9 J. F- C: f ————————————————————————————————————— 石油课堂的原则9 X' b7 ]' d, E" J( U: h, k4 z0 R
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。—————————————————————————————————————
9 T8 h0 n7 X! l% P2 z 对转发的态度
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