「海洋石油981」鑽井平臺:靠什麼屹立深海

2020-12-20 中國網

5月9日,中國南海東部,珠江口盆地的荔灣6-1區塊,距離香港東南320公裡,一座石油鑽井平臺成功開鑽,吸引了全世界的目光。

它便是「海洋石油981」,中國首座自主設計建造的3000米深水鑽井平臺,最大鑽井深度12000米,甲板面積相當於一個標準足球場,高度相當於45層高樓,是當今世界最先進的第六代超深水半潛式鑽井裝備,標誌著中國油氣資源的勘探開發正式向深海挺進。

「海洋石油981」鑽井平臺

遠遠望去,「海洋石油981」是個長方形平臺,四個立柱下「踩」兩個船體,半潛於海面。它長114米,寬89米,甲板室頂部配備直升機起降平臺。

中國海洋石油總公司董事長王宜林說,「海洋石油981」正式開鑽,表明中國已經擁有獨立的深水油氣勘探開發能力。我國成為第一個在南海自營勘探開發深水油氣資源的國家。之前,國內從事深海石油開採的鑽井平臺,多數從美國、挪威等國的公司租用,日租金高達50萬至65萬美元。

據中海油公司預測,未來5年將迎來海上油氣開發的黃金髮展階段,僅全球海洋工程裝備行業的市場規模,就會達到3000億美元。

海底採油:從15米到3000米

深海海底具有豐富的油氣資源,早已不是秘密。如南海,這片我國面積最大、油氣資源最「富」的海域,石油資源約在230億至300億噸之間,天然氣總量約為16萬億立方米,佔我國油氣總資源量的三分之一。但其中70%的資源,蘊藏於153.7萬平方公裡的深水區域。

「工欲善其事,必先利其器。」專家表示,深海的水壓大,給海上設施帶來密封、腐蝕等難題;而且海底地層的結構複雜,溫度可能低,也可能高溫;深海的災害性環境更多,對設備可靠性和人員操作能力要求更高,所以在淺海施工的鑽進船、鋪管船,在深海統統派不上用場。

遠洋油輪

在「海洋石油981」等「深水利器」建造之前,中國在海洋石油開採裝備製造業上,相對處於低端。回顧歷史,中國石油開採,從陸地走向淺海,再到深海,歷時近半世紀——

1960年,在鶯歌海的風浪裡,一隻安裝在駁船上的衝擊鑽,開鑿出我國海上第一井,當時水深僅15米。

1966年,渤海,我國第一座鋼質導管架樁基平臺建成。

1967年6月,我國第一口具有工業油流的海上油井成功鑽探,中國人在自己的海域裡,落下了腳。

直到1983年,成功自主開發出「勘探三號」半潛式鑽井平臺,我國才具備300米以內水深油氣田的勘探、開發和生產能力。

但僅有這些設備,開採南海油氣無異於天方夜譚。「南海風浪大、颱風多,是全世界海況最惡劣的海域之一。」參與「981」建造的工程師表示,20多年來,由於缺乏深水勘探開發的大型裝備,能夠從事深海油氣勘探開發的國家和公司屈指可數,其核心技術和尖端設備,更是集中在少數幾個國際石油公司手中。

2006年,我國曾與加拿大石油公司合作,成功鑽探了中國第一口深水井——荔灣3—1—1,從而發現了中國第一個深水氣田。但這類勘探開採,多數是和國外公司合作,或是花費巨資租借他們的設備,或是要與他們利益分成。

不僅在中國,世界上大多數海洋油氣開發工程中,歐美企業都是總包商,他們把持了海洋油氣的開發方案設計、裝備設計和工程建設的主導權。

「981」的誕生,徹底改寫了這一歷史。我國自主研發的「981」平臺,最大作業水深達到3000米,向下鑽井深度可達10000米,「到南海任何一處都不怕!」

「981」:創造6個世界第一

開採海底石油,需要攻克一系列的技術難題。

技術人員易國偉描述,「981」上的作業系統,基本實現電子化、集成化和網絡化。比如,所有控制按鈕以及監控數據,都集成到了控制室的控制搖杆和觸控螢幕上,在平臺上操縱複雜的鑽井系統,乍一看,可能會與玩電子遊戲相似。而「981」最關鍵的部件之一,便是位於船體最下方,分列4個角落的8個螺旋槳。在電腦控制系統精確的分析計算下,螺旋槳各方位恰當運轉,才使得鑽井平臺不會「隨波逐流」。即使任何兩個螺旋槳失效,平臺也會在其它螺旋槳的「借力補力」下,正常運轉。

不僅是螺旋槳,「981」的先進之處,還在於平臺各部分的電路、網絡、通信、冷卻管、通風管道都有單獨的備用系統,且互不影響,某一部分出現障礙,甚至進水、失火,都不會影響整個平臺的運行。

專家袁飛暉說,「981」如此自動化的系統,都得益於精密的電腦控制。平臺任何部位的問題,都可以在中央控制室遠程控制。另外,「981」平臺還採用了12根長達1500米的高強度輕質錨鏈,作業水深小於1500米時可以採用全錨泊定位,大大節省燃油,在3000米水深海區則開啟動力定位系統,此二位一體的組合定位系統,在國際上沒有先例。這套定位系統和自動化操控系統確保了「981」能夠全天候作業。

中海油的專家表示,「981」鑽井在技術上取得重大突破,創造了6項世界第一——

第一次採用南海200年一遇的環境參數作為設計條件,大大提高了平臺抵禦環境災害的能力;

第一次採用3000米水深範圍DP3動力定位、1500米水深範圍錨泊定位的組合定位系統,這是優化的節能模式;

第一次突破半潛式平臺可變載荷9000噸,為世界半潛式平臺之最,大大提高了遠海作業能力;

第一次成功研發世界頂級超高強度R5級錨鏈,引領國際規範的制定。同時為項目節約大量的費用,也為國內供貨商走向世界提供了條件;

第一次在船體的關鍵部位系統地安裝了傳感器監測系統,為研究半潛式平臺的運動性能、關鍵結構應力分布、錨泊張力範圍等,建立了系統的海上科研平臺,為我國半潛式平臺應用於深海的開發,提供了更寶貴和更科學的設計依據;

第一次採用了最先進的本質安全型水下防噴器系統,在緊急情況下可自動關閉井口,能有效防止類似墨西哥灣漏油事故的發生。

「深海大慶」:為中國能源格局提振信心

近年來,我國能源供應與消費矛盾日趨突出。

據中國石油經濟技術研究院發布的《2011年國內外油氣行業發展報告》,去年我國石油對外依存度高達56.3%,天然氣對外依賴度為21.9%。國內迫切需要發現具有戰略接替性的油氣開發新領域。

「海洋石油981」的誕生,無疑給我國開發南海石油奠定了基礎,為缺油少氣的中國能源格局提振了信心。

目前,中海油以「981」平臺為核心,打造了以「五型六艦」為主體的聯合艦隊,開啟了中國開採深海油氣的時代。除「981」外,這支艦隊還有我國自主建造的第一艘深水物探船——「海洋石油720」,可拖帶12條8000米電纜,進行海上三維地震採集作業;一艘「海洋石油708」,是全球首艘集鑽井、水上工程、勘探功能於一體的3000米深水工程勘探船;「海洋石油681/682」,是兩艘為「981」量身打造的深水大馬力工程船;以及目前剛起航前往南海的「海洋石油201」深水管起重船,能在除了北極之外的全球無限航區作業。

這些「深水艦隊」的成員,都由中國海油自主研發,在中國製造,設計過程都由國內的船舶設計部門參與,製造總包商都是中國造船企業,為我國自營勘探開發南海深水油氣資源打下了堅實基礎。

根據中國海洋石油總公司公布的戰略目標,到2020年,我國擬在南海深水區建出一個「深海大慶」。

延伸閱讀

我國海洋工程深海戰略加速推進

「十二五」期間,我國海洋工程深海戰略將加速推進。目前,我國已制定了積極的《海洋工程裝備發展規劃》,《規劃》提出,「十二五」期間海洋工程的投入將達到2500億元至3000億元,到2015年,我國海洋工程裝備行業的銷售收入將達到2000億元以上,其中,海洋油氣開發裝備國際市場份額達到20%;2020年銷售收入要達到4000億元以上,海洋油氣開發裝備國際市場份額達到35%以上。

繼「海洋石油981」深水鑽井平臺成功開鑽之後,近日,我國首艘深水鋪管起重船「海洋石油201」建造竣工。這標誌著我國又一具有世界先進水平的重大深水裝備投用。與「海洋石油981」主要用於深水油氣田的鑽井、完井和修井作業不同,「海洋石油201」承擔著深水油氣田海上生產設施建設的重任,能夠從事固定式、浮式和水下油氣生產設施安裝,以及海底管道鋪設等全方位海上施工作業。(光明日報)

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