深海盛開“?”
探訪亞洲首艘圓筒型浮式生產儲卸油裝置
來源:中央紀委國家監(jiān)委網站 發(fā)布時間: 2024-06-24
中央紀委國家監(jiān)委網站 王珍 通訊員 牟銀滔
“?惶”浮裝作業(yè)現場。
工作人員對“海葵一號”內部進行安全檢查。
水下機器人即將入水開展作業(yè)。
作業(yè)人員進行“?惶”錨纜回接掛扣。
扎根深海的“海葵一號”與“;”導管架平臺遙遙相望,投產后將共同服役于流花油田。 中國海油深圳分公司 供圖
南海深處,在距離深圳東南約240公里的流花油田海域,“海葵一號”如同一朵盛開的葵花綻放于深海之上,與亞洲第一深水導管架平臺“;”遙遙相望。
“?惶”,我國自主設計建造的亞洲首艘圓筒型FPSO(浮式生產儲卸油裝置),是集原油生產、儲存、外輸等功能于一體的高端海洋裝備,由近60萬個零部件組成,總重近3.7萬噸,相當于3萬輛小汽車,最大直徑約90米,高度接近30層樓,主甲板面積相當于13個標準籃球場,最大儲油量達6萬噸,每天能處理約5600噸原油。
從一紙方案到建造完成,再到海上安家,這一國之重器有何與眾不同、經歷了哪些“千錘百煉”?又將如何服務于深水油氣開發(fā)?我們一起走近“?惶”。
鍛造重器——
創(chuàng)下建造周期最短的世界紀錄
隨著世界海洋油氣開發(fā)向深遠海發(fā)展,鋪設長距離油氣管道的成本越來越高、風險也越來越大。解決這一難題最有效的途徑,就是在海上建設FPSO。
FPSO是集油氣生產、儲存、外輸于一體的“海上油氣加工廠”。目前,我國已成為全球最大的FPSO制造與應用國之一,所擁有的FPSO數量與總噸位均居世界前列,自北向南分布于我國廣袤海域中,支撐著我國海洋石油近80%的產能。
以往,我國的FPSO主要是船型結構,為什么要把“海葵一號”設計成圓筒型呢?“相對傳統(tǒng)的船型,圓筒型體型更小,空間更緊湊,儲油效率明顯提高,并具有抵御惡劣海況能力強、鋼材用量少、經濟適用性高等顯著優(yōu)勢。國際上此前共有6艘圓筒型FPSO,‘?惶’是首艘應用于亞洲海域的圓筒型FPSO。”中國海油深圳分公司流花油田開發(fā)項目副總經理王火平介紹說,“而且圓筒型FPSO不需要復雜的單點系泊系統(tǒng),相比船型FPSO可回接的管纜數量更多,更小噸位即可實現安全作業(yè)要求,是將來深水油氣開發(fā)裝備的重要發(fā)展方向。”
歷經近十年的研究和設計,2022年3月,“?惶”在青島開工。顧名思義,圓筒型FPSO擁有大直徑的圓柱形筒身,船體內可儲存原油,船體甲板上方搭載生活樓、處理設施、發(fā)電設施、外輸系統(tǒng)等。其生產工藝和整體構造非常復雜,在相當程度上體現了一個國家的海洋工程綜合實力。它究竟是怎么一步步建造起來的呢?
“?惶”設計經理馮麗梅告訴記者,第一步是將近60萬個零部件,組裝成123個船體分段和8個上部模塊;第二步是將所有分段進行合攏,完成船體建造;第三步是將上部模塊和船體進行總裝集成,實現整體功能融為一體;第四步是對60個大系統(tǒng)、310個子系統(tǒng)進行聯(lián)合調試,使“?惶”具備完工交付條件。
“?惶”在數字化智能化、綠色低碳環(huán)保等方面應用了先進的設計理念,其自主化、國產化水平都實現了重要突破。“我們自主研制海陸一體化智能中控系統(tǒng),在臺風來臨時可切換到智能模式,實現無人化生產,為海上油田的智能化建設提供一種全新模式。同時,國內首次在海洋平臺采用新型天然氣脫硫裝置和雙燃料發(fā)電機,可以充分利用油田伴生氣,有效提升了項目的綠色節(jié)能水平。大容量液壓潛沒泵等一系列關鍵裝備也都實現了國產化。”馮麗梅說。
2024年4月26日,“?惶”在青島建造完工。幾天后,開始離港、起運,一路向南,踏上1300多海里的征途。這是眾人翹首以盼的時刻,不少為之付出心血的人早早來到碼頭,目送其遠去。
“海葵一號”歷時兩年的建造周期,較國際同類型裝備縮短了近一半,創(chuàng)造了建造周期最短的世界紀錄。
水下“接龍”——
精準回接讓“?惶”在深海站穩(wěn)腳跟
6月1日,王火平登上“?惶”已經10天了,一直飽受南海內波流、大風、暴雨等復雜海況的困擾。作為海上安裝作業(yè)的負責人,他正與現場170多名工程師和工人致力于錨纜的回接作業(yè)。
據了解,未加固定的浮式生產裝備像是“無根浮萍”,受洋流影響四處運動無法正常工作。“‘?惶’要在海上開采油氣,首先要在深海站穩(wěn)腳跟,錨纜回接是其中的關鍵環(huán)節(jié)。”王火平介紹。
簡單來說,錨纜回接就是將之前預鋪設在海底的錨腿與“?惶”上布設的牽引鏈連接起來,從而將“?惶”牢牢固定在設計位置。然而,看起來簡單的系泊安裝背后,卻涉及復雜設計計算、裝備技術能力、惡劣海況施工等多重技術挑戰(zhàn),是世界級海洋工程難題之一。
“這是國內首次對圓筒型海洋裝備進行海上安裝,由于圓筒型結構重心高、穩(wěn)定性差,很容易發(fā)生旋轉,我們采用多點系泊形式,使用12根分別長達2570米的高強度系泊纜,從東北、東南、西北三個方向提供穩(wěn)定的系泊力,將‘?惶’牢牢固定在海底。”王火平說,“?惶”采用國內入泥最深、系泊載荷最大的吸力錨,每根錨纜能承受高達2300噸的拉力,相當于1500多輛小轎車的重量,即便遭遇百年一遇的惡劣海況也可以穩(wěn)穩(wěn)扎根海床上。
彼時,“?惶”正被三艘拖輪從三個方向拖拽著,形成穩(wěn)定的三角形結構,進行精準定位。主作業(yè)船“海洋石油291”位于兩艘拖輪之間,甲板上,施工團隊忙而有序地在轟鳴的機器中穿梭,所有人的注意力都在這場“搶時賽”上。
“工程所在海域水深達324米,風向多變、海況復雜,對施工技術要求極高。”守在船上的資深工程師王德洋對記者說,“作業(yè)過程可以形象地比喻為水下‘接龍’,回接前首先要將‘拴馬樁’一樣的吸力錨,穿過324米的海水打入海床以下21米,確保牢固扎根;亟訒r需要操作水下機器人,在陽光都照不到的海底進行精準作業(yè),作業(yè)過程受強對流天氣和南海內波流等疊加影響,對安裝技術提出了極大挑戰(zhàn)。”
與甲板的喧囂不同,水下機器人控制室內靜得能聽到呼吸聲。監(jiān)控屏幕上展示著300多米深的海底情況,“水下機器人監(jiān)督”崔相魯帶領團隊操縱著機器人在波濤洶涌的大海里“穿針引線”。在水下機器人的“協(xié)助”下,施工團隊將提前鋪設在海底的錨鏈逐根撈起,并與“?惶”上預留的牽引鏈進行“接龍”。
6月2日上午,首根錨纜回接成功!這給現場工程師們注入了一劑強心針。“這證實錨纜的回接方案非常有效。”王火平說,但他們不敢有絲毫松懈。
6月10日中午,隨著最后一根系泊錨纜牢牢地鎖緊固定,“海葵一號”錨纜回接作業(yè)順利完成,12根錨纜像12條巨龍般將這一巨型“海上油氣加工廠”牢牢固定在深海,作業(yè)效率和回接精度均達到國際先進水平。
“以柔克剛”——
為深水裝備穿上“中國裝”
圓筒型FPSO吃水小,尺度和受載面積大,環(huán)境載荷是同等噸位船型FPSO的2倍以上,系泊纜張力較大。若采用常規(guī)FPSO的“錨鏈-鋼纜”系泊方式,“?惶”需要21根系泊纜。但實際上,“海葵一號”僅使用了12根錨纜。其背后奧秘是,創(chuàng)新采用了更“軟”的系泊材質。
據介紹,“?惶”的錨腿由多段錨鏈、聚酯纜連接而成。其中,聚酯纜以高強聚酯滌綸繩為內芯,外部編織耐磨滌綸外套,10萬多根纖維組成一根整繩,直徑僅274毫米。相比傳統(tǒng)鋼纜,聚酯纜重量輕、成本低,且耐腐蝕、強度高,在受力時可產生一定的彈性變形,有利于緩解和吸收波浪耦合作用,達到“以柔克剛”的效果。
“全部12條錨鏈和4條聚酯纜均為國產錨鏈和國產聚酯纜的首次規(guī);瘧,有效推動了我國深海錨泊系統(tǒng)設計、制造和安裝技術取得全方位突破。”王火平介紹。
不僅如此,“?惶”按100年一遇超強臺風工況設計,高度集成了超700臺關鍵設備,這些設備中約九成都是由我國自主設計制造的。其中,我國自研的中控系統(tǒng)、海洋一體化監(jiān)測系統(tǒng)等技術和設備,均為在圓筒型FPSO上的首次應用,實現了關鍵設備自主研發(fā)應用的重要突破。
2.5公里外,早已在此矗立的亞洲第一深水導管架平臺“海基二號”全程見證著這位新伙伴“上崗”。據介紹,“海基二號”的總高度達428米,總重量超5萬噸,刷新海上原油生產平臺高度和重量兩項亞洲紀錄,共設生產井24口,搭載了原油工藝和外輸系統(tǒng)、生產水處理系統(tǒng)及電力供應系統(tǒng)等300余套設備,可實現遠程水下井口控制、智能油氣開采、臺風生產模式等功能。
后續(xù),“海葵一號”將與“;”平臺陸續(xù)開展聯(lián)合調試等工作,投產后一起服役于我國第一個深水油田——流花油田的二次開發(fā)項目,創(chuàng)新形成“深水導管架平臺+圓筒型FPSO”開發(fā)模式。與以往深水油氣田采用的水下生產系統(tǒng)開發(fā)模式相比,其采收率大幅提高,可將油田生產壽命延長近30年,同時卻能大幅降低開發(fā)成本,為我國深水油氣田開發(fā)提供了一種新模式。
“‘?惶’、‘;’兩座設施均創(chuàng)亞洲紀錄,攻克了圓筒型浮式生產裝備一體化系統(tǒng)、超大型海洋平臺輕量化設計等系列技術難題,形成了兩項世界首創(chuàng)、十余項國內首創(chuàng)技術,工程建設整體達到世界先進水平。”王火平說。
中國海油深圳分公司流花油田總經理江俊達表示,流花油田位于南海深水區(qū),由于其特殊的地理位置,每年受臺風影響關停時間超過7天,造成原油產量損失超過8萬噸。依托“?惶”、“海基二號”,中國海油首次在深水油田新項目中采用臺風無人生產工藝,可在陸地遠程操控生產,具備極端工況下的安全關停、海管置換、恢復生產等功能,極大地保障臺風期間油田安全平穩(wěn)運行。
據悉,我國300米以上的深水區(qū)域蘊藏著豐富的油氣資源,逐漸成為海洋油氣開發(fā)的重要戰(zhàn)場。近年來,中國海油依托重大工程項目,牽頭聯(lián)合國內知名高校、科研院所和企業(yè),采取“產、學、研、用”相結合、工程項目與科研項目緊密結合的科技創(chuàng)新模式,突破了一系列關鍵技術,全類型深水油氣裝備自主建設能力得到大幅提升。