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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！ # v+ D8 k" A& {( I* F9 t) ^
============== 故事背景 ==============
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: z: Z: Y# b" q( @' c 记忆中的香港阳光明媚，风景如画，可如今风景真成了“画” * K" U) }' S; H: ~! J
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▲使用清洁能源已成为必然
) A* S; r! D# {- m H) C- 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。 d+ {% r; i& v8 b+ o
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) v' E- h3 \* t5 k7 V$ E; {% [ ▲西气东输线路示意图
1 V! x. y: K* d! `6 ~ 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。 6 X& u, Z! i3 o6 c
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！） ) r/ U* A6 g/ C% d {7 A8 n0 A
因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。 3 a: n8 u- v6 I. @% y. ^
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）。 6 y, z/ ]- ^! W3 o9 d V* }
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。 2 Y% g7 |* P& Y- x) C( `# l8 @0 X4 C% f9 C
▲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！ 0 N2 v( ]8 Q0 n+ s4 P
========= 工程和技术难度详解 ========= * e) M4 V, z2 J' B4 g; U
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挑战一：开发方案难以确定 4 f$ f2 M2 _2 W0 ~8 Z6 l8 A4 ^6 X
难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！
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5 k6 y3 L0 l6 F* P( \ ▲荔湾3-1气田地理位置图 - ?( \9 Q8 F. N" _, 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！
. Y8 x- Y J/ v+ u0 M 难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发
+ t; X0 o8 U6 p$ f# G 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。 ' d9 N6 Y9 A8 }, l. a' V1 r8 x% ]
▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼
0 H5 K! \4 [5 q, Z3 _- x 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。 8 }5 h( X# _5 w6 D, E* W
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▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
0 ~8 l5 e4 r4 \5 v 1.深水半潜式平台 / y3 }1 b4 b q4 F: S& Q) [, i
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。
+ W! ?1 d* r. {* p8 x$ B7 ~' ` ▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球
]5 {0 E* ]+ T2 _+ H 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。
; u6 D3 A' B3 u" J3 ~) v! B ▲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
+ _( @/ ]+ l; Q! j+ W6 o8 P 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。
' }/ W- G* H }7 \2 E9 J9 `; z2 n) E ▲三代Spar平台水下生产系统
' G+ @: D2 D, u7 ?3 }. f) W 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。
. @4 v, Y7 M K" ?0 p1 m W ▲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; J$ i2 U, Z3 L. |( Y5 J; K5 T
: b: P. [( u8 z1 ~ ▲方案一示意图
k0 u+ I( n) h, H# c1 I 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） 1 e B" W/ Q, ^0 Y1 c
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）
+ |5 ^/ I$ x/ U4 O J 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 ( u4 W; t; m) e7 H
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. V: b# `* z( O! s) t& K ▲方案三示意图 / k, A! `/ u' N p
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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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▲方案四示意图
- M i6 a$ a Q l) g 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。 4 i5 P4 a' `# g
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6 E% Y7 m B. T0 U7 @8 E
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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8 N! W) X O3 s ▲荔湾3-1气田开发方案
& _: i: C9 ?3 Y" 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） M8 M/ V/ G) u/ j9 M: f& ?5 D# l
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9 {) j# G) D- v6 Z/ W3 Y9 |/ K ▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。 6 _! @) F4 f6 Y
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5 R2 N6 J/ {& _5 L: S1 `$ y+ d 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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3 Q' d& H# Z6 _7 h5 r' m ▲荔湾3-1气田整体开发方案
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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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3 z4 `1 b* ^* u, l0 e ▲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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▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。- l6 q3 a w+ j
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）。+ D% n" g3 c3 F
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$ c- \9 P* x/ _7 p ▲导管架建造方式
% `- I& T1 r( O$ Q" a6 R: x" 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）。 9 R8 p6 P) a% @+ Y. V: U$ m, W, [% i
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！
( a2 ~2 g9 R+ r3 w ▲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' A2 f% a7 p0 L: X7 q9 J8 }
▲入水扶正 ( N2 J2 [9 F- Q6 x
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
. Z9 v6 C( g( f3 Y$ x 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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* L" u7 X# S5 X" w, h ▲导管架滑移入水安装方法
8 r/ M: ]; ~1 m& F9 r' ^ 但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题：
0 e& G4 Y5 T: [6 f2 G 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。
0 T) @$ k Z+ Z7 N* U& a1 C5 k 既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
, ~; S" M; Y& ]' Y" L1 H 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！ 2 w) ]+ x" _' O: 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。* s5 x8 F1 B; V7 m4 |: Z' D
▲浮托安装 ; p2 R3 V" P5 d) A: G( o7 [$ s) 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。 4 }3 [% h( `, ~: Q8 d! s
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）
, u8 q) N7 K; A- Y ▲“海洋石油229”驳船改造方案
s" ]) `! ]8 e! ^0 M$ { 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！6 P0 F* R$ s; w2 h+ L6 L; Y9 M
▲上部组块成功装船 , T: O" \/ m2 K
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▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装
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▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒
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▲庞大组块与导管架对接处
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▲成功安装，击掌庆祝 : d7 Q% D$ w5 e! M l( t
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▲荔湾3-1屹立在南海
+ I3 C+ a) f! q+ k$ {2 q" b* V 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 . w0 `, j4 } f/ ], j! T2 M
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。 7 y3 L/ N% Y% H, {% y' W
4 o) ~2 S4 X* a' u5 N& B: s* ]7 c `/ l ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠）
/ J: a& g% _7 O+ M( C+ |3 ?( s 最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？
G, T, J: K" i% M: ?$ T8 T4 _ 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。. \6 Y% H8 I8 ~* |! z# O, t
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！# j }! y8 K# w4 @2 l' D- U6 ^
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！ $ Z4 g( O0 _) S5 G/ X; q
▼补充知识▼ 双海管清洗知识： }: i7 {( ], @/ j: u, y' {8 E
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。 6 \8 R- n8 l: W+ w3 a
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 c8 p5 m% B% c" j 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！
- q5 ?$ S6 N# X$ t. }" t ▲清洁能源点亮城市文明
3 X/ i8 R* \" X 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。 3 g/ S1 \( H% E% X
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.html6 \: I& f; a) w; I, @! ~# ^: z1 x# P
▲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
, S+ [" K! j' p- K$ q ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下） % ~7 R1 u# P+ D
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。 . E1 X+ J. y, p4 }6 d2 C$ s
道德常常能弥补智慧的缺陷
( B- h5 P0 G. \* ]- C 智慧却永远填补不了道德的空白
8 U/ B& y2 ~& N3 ]) H: [% O2 t 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+ O- s9 |: |+ l% @& k- ?8 A: P, U
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。—————————————————————————————————————4 S) {5 B; Q1 z" B9 M! u
对转发的态度
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