海洋石油981
大力號起重船
工作人員在平臺上測繪定位
鑽井平臺上使用的巨大直升機停機坪
鑽井平臺工作人員工作中
南海三號鑽井平臺
「海洋石油981」建造記
通過設計和建造上的嚴格要求,即便是三五千噸的船隻正面撞擊「海洋石油981」,也很難使其發生傾覆等狀況
三年多前「海洋石油981」交付時,對於大多數中國人來說,它還只是國家重大裝備製造領域中不太引人注目的一個。
包括這座龐大設備有點拗口的正式名稱:第六代深水半潛式鑽井平臺,聽起來也讓普通人一知半解——總之,它很大,能在很深的海洋中鑽井,也許僅此而已。
如今,「海洋石油981」已像南海礁盤上那些巋然不動的主權碑一樣,成為中國在這片海洋存在的象徵。
讓我們把目光暫時從西沙移開,投向位於上海浦東的上海外高橋造船有限公司——「海洋石油981」的誕生之地。
自2008年4月28日切割第一塊鋼板,到2011年11月30日進行海上移交,大約1000天的 「海洋石油981」建造、調試過程,凝聚了中國人對於海洋的夢想、理解,還有與海洋有關的智慧與技術。
當然,不只是這1000天的努力。向前,人們至少可以追溯到2002年開始孕育的跟蹤項目,乃至上世紀70年代末中國對於此類平臺的第一次重大嘗試。
由此向後展望,那些具有更遠大抱負的建造者,正急於彌補「海洋石油981」的一些缺憾,實現未盡的期望。
為海洋權益奠基
時間回到2002年春天,也就是「海洋石油981」正式動工6年之前、平臺交付10年之前。
剛剛到外高橋造船有限公司報到幾個月的上海交大結構力學博士畢業生陳剛,被選中參與一個重大項目:「新型多功能半潛式鑽井平臺研製」。
它是原國防科工委提出的「十五」高技術船舶科研計劃48個重點項目中的一個。
如今看來,「新型多功能半潛式鑽井平臺研製」揭開了中國進軍深水開發的序幕。值得注意的是,就在2002年,中國新增石油產量的85%來自海洋。
只是當時,大多數人還未關注到它打開的全新世界。
由於國際油價低迷和其他複雜因素,此前20年中國的先進深水海洋鑽井平臺一直處於空白狀態,這也是當時整個中國海洋工程低迷狀況的一個縮影。
雖然擁有廣袤的海疆和豐富的海洋能源,但中國上一次對深水半潛式鑽井平臺的嘗試還要追溯到1983年,當時由上海船廠建造了最大工作水深200米、最大鑽井深度6000米的「勘探三號」。
1974年,日本開始在東海中國海域擅自進行能源勘探。國務院和原地質礦產部啟動「勘探三號」項目,以捍衛中國海洋主權和海洋資源權益。
作為2.5代深水半潛式鑽井平臺的「勘探三號」建造歷時十年,期間經歷各種曲折。「但它還是達到了當時的國際先進水平。」這個項目的主持者之一、後任國土資源部海洋辦公室副主任的蕭漢強對《瞭望東方周刊》說,「勘探三號」後來還租借給美國、俄羅斯,在全球各地工作。
至今仍在服役的「勘探三號」很好地完成了國家賦予它的使命:它在東海的工作,奠定了今日中國東海系列海上油氣田的基礎。
其中,「勘探三號」完成的最深井就是位於東海的「天外天一井」,它以5000.3米的深度,長久地保持著中國海底油氣井的最深紀錄。產量最高的則是東海「平湖四井」。
此後約20年間,中國在這個領域的技術水平,由「勘探三號」時的世界前列,一直掉落到國際第三集團。
「歐美是第一集團,掌控了主流海工裝備的基本設計,韓國、新加坡是第二集團,是海工裝備製造的主力軍。」如今已經擔任外高橋造船廠副總工程師的陳剛說,「其實這段時間,國際海工裝備製造也在逐步進行產業轉移,從西方國家轉移到亞洲,韓國的海工裝備建造也正是從80年代中後期逐步得到發展,並在新世紀開始發力快速成長起來的。」
到2002年,陳剛他們和中國船舶及海洋工程設計研究院、上海交通大學等單位啟動「新型多功能半潛式鑽井平臺研製」時,手上幾乎是一片空白。
「開始這個課題主要任務是跟蹤,就是了解當時國際上最先進的設計水準是什麼樣,搞深水半潛平臺需要攻克哪些關鍵技術,當時還是以第五代平臺為主。」陳剛說,作為一種以深水為主的先進鑽井平臺類型,深水半潛式鑽井平臺自1962年出現,代際之間主要以平臺的工作水深、可變載荷、鑽井能力等為劃分原則。
2002年為研製「新型多功能半潛式鑽井平臺」,陳剛隨外高橋造船有限公司的高層領導到新加坡調研。該國是全球最強大的深水鑽井平臺製造地。
「我們在船塢裡看到了一座平臺,是第五代。當時看到它的那種心情,就是完全沒有想到我們也會在不久的將來能建造一個,因為當時感覺差距太大了。」陳剛說。
就在2001年,被稱為中國海洋地質之父的中科院院士劉光鼎上書中央,提出「油氣二次創業」的建議。
除了採取新的能源勘查理論,這份報告揭示了中國之前油氣勘探與產出之間的巨大差異,也警示中國將面臨更嚴重的能源挑戰。
此後,一系列能源勘探、開發的課題、項目立項。
「從『十五』末期開始,國家對海洋能源開發投入加大。接下來的『十一五』期間,國防科工委、國家科技部『863』計劃再次投入經費,以我國南海油田的實質性開發項目為依託工程,對深遠海油、氣開發裝備的關鍵技術進行更深入的研究。」工信部高技術船舶科研計劃海洋工程裝備專用系統和設備專家組成員肖文生對《瞭望東方周刊》說。
用一萬張片子「體檢」
2006年夏天,距「海洋石油981」正式動工兩年前。
高橋造船廠30萬噸海上浮式生產儲油船建造現場,當時擔任外高橋造船廠海洋工程部副部長的陳剛遇到了一位低調的訪客。
對方來自中國海洋石油總公司工程建設部,後來擔任「海洋石油981」的項目總經理。而陳剛本人,則成為外高橋造船有限公司「海洋石油981」項目的負責人。
「我們聊了一會兒,就談到了中海油決定要建造這樣一個裝備。」他回憶說,這是他第一次知道中國決定建造第六代深水半潛式鑽井平臺,對方就是到外高橋造船廠來勘查船塢的。對於這個消息,陳剛難掩興奮,他連忙向船廠領導作了匯報。雖然此前幾年都在進行相關積累,但這個計劃對於他們來說,還是有些意外。
其實在2006年7月,國家科技部社發司曾在北京組織召開了「十一五」863計劃「南海深水油氣勘探開發關鍵技術及裝備」重大項目的實施方案論證會。
當時,由劉光鼎等9位院士,會同國土資源部、中國海洋石油總公司、中船重工集團等單位,對這一重大項目的實施方案進行了諮詢論證。
作為其間一系列重大科研項目的代表,「南海深水油氣勘探開發關鍵技術及裝備」的實施,被認為對於滿足中國深水海洋油氣資源勘探開發的重大需求、使中國深海油氣勘探開發技術實現跨越式發展,意義重大。
院士們的意見是「儘快啟動」。這個重大項目的2.43億元投入中,一部分就流向了「海洋石油981」的關鍵設備和技術。
而此前,原國防科工委、發改委、科技部等已有若干投入。
「我們60%多的油氣依靠進口,如果再不重視海洋,一旦有突發情況,路上的汽車都得停。」劉光鼎院士對《瞭望東方周刊》說。
一直參與「中國第一船廠」競爭的外高橋造船有限公司,自上世紀90年代末建立伊始,就確定了船舶與海洋工程並舉的發展之路。2003年外高橋造船有限公司交付的成立以來的第一個項目,就是海洋工程項目——海上浮式生產儲油船,即通常所說的FPSO。
2002年至2004年,在陳剛於外高橋造船廠工作的前3年間,外高橋造船廠就交付了兩個代表性的海洋工程裝備:15萬噸、16.2萬噸的「海洋石油111」和「海洋石油113」兩艘FPSO。而在「海洋石油981」之前,陳剛遇到的最大挑戰就是2007年交付的30萬噸FPSO「海洋石油117」。
除了噸位更大,對於陳剛和他的團隊來說,最大不同其實是整個設計建造流程中的精細和嚴謹。
這艘FPSO由美國康菲公司訂造,用於這家公司和中國海洋石油總公司聯合開發的海上油氣田項目。
「前兩個項目做完,我們團隊覺得至少在FPSO這方面沒什麼太大的技術難度了。」陳剛回憶說,但美國石油公司對於海洋工程裝備設計建造的嚴苛要求,對他們來說具有「顛覆性」。
「很多文件從來沒見過,規範和標準無比詳細,比如美國公司要求對全船每一個設備的維護和維修都需要作吊運分析,對所有的關鍵系統都在基本設計和詳細設計上作風險評估。」陳剛說,另一方面,「咱們的人員大多是設計船舶出身,很多設計邏輯和思維都是從船舶設計移植過來的,不適應國際化海洋工程項目對設計方案的安全性、操作便利性等方面的高要求。」
其實,對於以建造散貨船著名的上海外高橋造船有限公司來說,發展海洋工程裝備不僅是兩條生產線這樣簡單,而是造船文化和海工文化的衝突與磨合。
前者側重於結果導向,按規範設計、採購,按圖施工,檢驗出結果;後者則出於對高投入、高風險等因素的考慮,更側重於過程導向,按程序做事,按程序出結果,所有的過程、環節和結果都必須可追溯。
至於建造過程與工藝,海洋工程帶來的是完全不屬於同一級別的挑戰。
「散貨船的結構、鋼板佔空船總重的60%,設備、管線、電纜等佔40%。海洋工程裝備相反,也就是說設備、系統更多、更複雜,它的系統集成工作量是散貨船的5倍以上,包括設備和系統的安裝、機械電氣完工、預調試和調試等等。」陳剛舉的一個例子是,一般轎車上有二三十個傳感器,散貨船有五六百個,「海洋石油981」上超過一萬個。
在焊接完成後,一艘十幾噸的散貨船要進行無損探傷——也就是用類似對人體拍CT的方式查看焊接縫表層和內部是否存在缺陷——需要拍三五百張片子,而一般的海洋工程裝備是照5000張左右。
「海洋石油981」拍的片子超過一萬張。
2006年8月,中國海洋石油總公司就第六代深水半潛式鑽井平臺發出投標意向徵詢函,正式確認了這個項目的存在。
2007年6月,外高橋造船廠提交標書。
2007年10月,中國海洋石油總公司正式與外高橋造船廠籤約,時任上海市委書記習近平出席籤約儀式。
以上,就是「海洋石油981」啟動建造之前的故事。
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