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屹立深海顯神威

  • 發佈時間:2015-01-12 04:33:21  來源:經濟日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  在今年的國家科技獎勵大會上,由中國海洋石油總公司組織國內百多家單位、歷時近6年完成的“超深水半潛式鑽井平臺研發與應用”項目獲得2014年度國家科學技術進步特等獎,這是我國海洋石油工業迄今為止獲得的最高科技獎項。

  對於超深水鑽井平臺來説,獲此殊榮可謂是實至名歸。這座由我國自主設計、建造的首座第六代超深水半潛式鑽井平臺將我國大型海洋裝備建造水準由第三梯隊推入了世界先進行列。

  中國海洋石油總公司董事長王宜林説,“超深水鑽井平臺的研製成功及投入使用,標誌著中國正式挺進海洋深水石油開發新領域,對保障中國能源安全、維護領海主權、建設海洋強國具有重要的戰略意義。”

  向深水開發挺進

  國際上一般將水深超過300米的海域定義為深水,水深1500米以上的海域稱為超深水。受技術水準限制,中國曾經只能徘徊在深水油氣資源開發的門檻之外

  如今的“超深水鑽井平臺”恍若一個龐然大物,有45層樓高,面積有一個足球場大,重3萬噸;又像科幻電影中的變形金剛,能穩穩地停在海面上,觸角可以伸向3000米深的海底,鑽進1萬多米深的地層,基本可以覆蓋南海地區。

  在同一家族中,它還有海洋石油201、海洋石油708等“五個弟兄”,各有特異功能,有的像八爪魚一樣趴在海面,12個觸角如同千里眼順風耳,可以將海底所經的地形變成全息圖像;有的能看到海底蘊藏的寶藏,有的能抓起4000噸物體,準確地將管道、電纜放置到海底,能像做針線活一樣細緻……

  “兄弟齊心,其利斷金”,以“超深水鑽井平臺”為旗艦組建的這支“深水艦隊”已經成為我國深水油氣資源勘探開發的一把利器。

  然而這支艦隊組建之前,受技術水準限制,中國只能徘徊在深水(國際上一般將水深超過300米的海域定義為深水,水深1500米以上的海域稱為超深水)油氣資源開發的門檻之外。中國海油深水鑽井船工程項目組總經理林瑤生告訴《經濟日報》記者,“深水油氣勘探開發被少數國際大石油公司壟斷,在‘超深水鑽井平臺’交付之前,我國自主製造的勘探開發裝備,主要局限在水深不到300米的海域,在深水區域的開發處於起步階段。”

  我國南海油氣資源極為豐富,油氣資源儲量約佔我國油氣總資源量的三分之一,但其中70%蘊藏于153.7平方公里的深海海域,因為沒有大型深水鑽井設備,只能眼睜睜地看著我國南海珍貴的油氣資源被人開採。中國工程院院士、中國海洋石油總公司總技術顧問周守為説,“南海石油是主權油,能開採我們自己的石油,就等於維護了我們的主權。”

  當前,深水已成為全球油氣資源勘探的熱點區域。2000年以來全世界新增的油氣發現中,大約70%油氣新發現來自海上,其中深水區塊的油氣發現佔全世界新增發現資源的50%左右。

  早在2002年,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了“新型多功能半潛式鑽井平臺研製”,開始跟蹤了解當時國際上最先進的設計水準和要攻克的關鍵技術。2006年中國海油啟動“超深水鑽井平臺”項目,2008年正式開工建造,2010年2月26日建成出塢下水,2012年5月9日,“超深水鑽井平臺”在南海開鑽超深水井,並成功鑽探到水下1500米深度。

  中國海洋石油人在深水半潛式鑽井平臺領域實現了從第二代到第六代的跨越式發展,挺進了國際深水勘探開發俱樂部行列。

  破除技術“堅冰”

  與世界上類似平臺對比,從設計的安全性、動力定位、鑽井效率以及自動化程度等方面考慮,“超深水鑽井平臺”處於世界領先水準

  然而,向深海挺進談何容易。業內人士都清楚,300米水深是分界點,此後,隨著水深的增加,油氣勘探開發技術難度和投入呈幾何倍數增長。

  南海深水區的勘採難度更是如此。據介紹,不同於墨西哥灣氣候溫和、海底平坦,南海深水區無風三尺浪,颱風多,海底坡度大、地形崎嶇,存在內波流——一種因海水密度、品質差異形成的海洋流。南海的內波流最快速度可達到2米/秒,能量巨大,幾分鐘或幾十分鐘內可將一座大型的輪船移位幾十公里。環境條件如此惡劣複雜的南海,無疑對設計帶來巨大挑戰,對建造品質的要求幾近苛刻。

  “海洋深水油氣勘探極其複雜,這一活動的背後,往往是國家之間工業、經濟、技術等深層次的競爭。”中國海油深水工程重點實驗室副主任謝彬説。據介紹,海洋油氣開採成本是陸地開採的6倍至10倍,最貴的深水井鑽井費用高達1億美元。這麼多錢投進去,如何保證打井的成功率?如何保障井位誤差不超過1米?又如何提高技術含量、降低成本?

  一系列技術“堅冰”擋在中國海洋石油人面前。

  “中國海油30多年的發展史實際上是一部科技進步史。”中國海洋石油總公司董事長王宜林表示。當那些“大鬍子”、“洋鬼子”用異樣的目光審視著中方員工時,致力於建設中國海洋石油工業體系的中國海油人暗下決心,一定要自強。

  正是在這樣的決心驅使下,中國海油人攻克了一個又一個技術難關。最讓謝彬難以忘懷的是,如何在深水區準確定位。“南海海洋環境特殊,不僅存在18級的強颱風,而且存在號稱‘水下魔鬼’的內波。在這樣的環境下要準確地找到井口位置,必須保證整個平臺紋絲不動,而要做到這一點,難度極大。”謝彬説。

  謝彬介紹,如何讓風浪産生的作用力與推進器産生的反作用力保持平衡,需要精確的計算。單是這個環節往往要採用200年一遇的環境參數,幾個研究人員沒日沒夜地花上好幾天功夫去進行大量的計算和模擬分析。經過刻苦攻關,研究人員最終確定了錨泊定位系統和DP3動力定位系統組合的定位系統方案,形成了適合“超深水鑽井平臺”的定位系統。

  目前,該組合定位系統是世界上最先進的動力定位技術,能讓“超深水鑽井平臺”成為驚濤駭浪中的“定海神針”,確保平臺全天候作業。

  組合定位系統並非是“超深水鑽井平臺”唯一讓人稱道的地方。“它還首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。同時在安全性方面,也首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,能有效防止事故的發生。”謝彬説。

  林瑤生表示,與世界上類似平臺對比,從設計的安全性、動力定位、鑽井效率以及自動化程度等方面考慮,“超深水鑽井平臺”處於世界領先水準,足以躋身世界前三名。

  帶動裝備業提速

  中國海洋油氣正在進軍深水,可以預計,未來我國的深水油氣業、深水裝備製造業將得到更大更好的發展

  “超深水準臺”的成功研製即投入使用,吹響中國進軍深海的號角。自2012年在南海首鑽以來,已先後鑽井17口、完井4口。特別是2014年8月18日,該鑽井平臺在陵水17-2測試獲得高産油氣流,創造了中國海油自營氣井測試日産量最高紀錄。“陵水17-2的發現,讓世界看到,在全球深水油氣勘探格局中,我國已佔有一席之地。”林瑤生對此心感驕傲。

  不僅如此,“超深水鑽井平臺”的拉動效應正在發酵。實際上,作為中央企業,建設“超深水鑽井平臺”之初,中國海油便考慮借此機會帶動國內裝備業發展。

  錨鏈便是其中的一個典型。生産R5級係泊鏈之前,我國在係泊鏈生産上以R3、R4級為主。平臺項目組考慮到R4級錨鏈不能滿足設計需要,便聯繫到國內相關錨鏈企業,提出技術要求,邀請對方進行R5級錨鏈的研製。如今,歷經多次強颱風考驗的R5級係泊鏈已經逐漸被國際油公司所認可,“超深水鑽井平臺”也成了R5級錨鏈的一張活的宣傳“名片”。

  林瑤生告訴記者,除錨鏈外,平臺是由外高橋造船廠製造,以及水密門、鑽井泵等均由國內廠商提供,鋻於“超深水鑽井平臺”在南海惡劣海況中超深水作業,這些廠商也一躍在相關領域進入國際先進水準。

  得益於國內深水油氣資源的開發,這些國內深水設備製造商們有了一條相對容易的跨越之路。“通過‘超深水鑽井平臺’的設計建造,國內上百家承包商參與平臺設計建造,增強了造船、機械、鋼鐵、電子等行業的整體技術能力和國際競爭力,培養和鍛鍊了上千名深水技術人才。”林瑤生説。

  眼下,中國海洋油氣正在進軍深水,可以預計,未來我國的深水油氣業、深水裝備製造業將得到更大更好的發展。

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