挺进300米深海:亚洲第一深水导管架平台“海基一号”建设纪实
深圳特区报记者 刘琦玮 赵明 秦绮蔚 通讯员 刘建坤/文 记者 李忠/图
2022-10-03 09:09

作为对新中国73周年华诞和党的二十大献礼,距离深圳200多公里的南海东部海域,一座新油田10月3日正式入列投产。

陆丰15-1平台上,A1H井采油树主阀、翼阀的依次打开,在油嘴“呲呲”截流声中,管线频频振动,油龙喷涌而出。这里是被称为“亚洲第一深水导管架平台”的“海基一号”钻采平台。

平台上,生产人员有条不紊地进行着最后的检查。从渤海到南海,他们当中最资深的“老海油”参与过不下十个海上平台的投产准备工作,这些平台无一例外都是导管架平台。

导管架平台,由固定在海底的钢铁塔架支撑起海面上的生产、生活和钻机的模块,为油气田生产在大海中央稳稳托起一小块“陆地”。

我国海洋石油工业发展40年来,99%的海上平台都是导管架平台,这些导管架这是我国海洋油气开发当之无愧的根基。

而当天投产的这座看似寻常的导管架平台,有一个非同寻常的名字——“海基一号”。从组块向下,这座导管架撑起了足足302米的高度,这是亚洲导管架平台历史上前所未及的高度。

“海基一号”撑起的,是从浅水到300米深水的一次创新探索,更撑起了我国深水油气开发的新时代。

“海基一号”挺立南海。

为什么是“海基一号”

有段时间,参与陆丰油田群区域开发项目的员工,嘴里常来来回回叨念着几个关键词:“深水”“导管架”“南海”“基础”“桩基”……他们在为这座亚洲首个300米级深水导管架平台,起一个响亮的名字。

用“能源塔”还是“海之剑”,“顶梁柱”还是“擎天柱”?大家各执一词,但有一个共识从开始就达成了,用“一号”来命名这座导管架平台。

导管架平台是世界范围内应用最广泛的海洋油气开发装备,平台上部组块甲板面积大、载荷范围大、结构安全可靠,还可设置模块钻机或修井机,从而具备钻井平台的功能。无论是前期建造安装的投资,还是后期生产运营的成本,其总体造价在各类生产模式中是最低的。

在全球数千座导管架平台中,应用水深超300米的仅有9座,全部集中在墨西哥湾或南加州外海区域。在我国乃至亚洲,还从未将导管架平台立于300米水深的海域。

300米水深是油气行业划分浅水与深水的界限。随着水深的逐步增加,油气勘探开发技术难度和投入也呈几何倍数增长。在我国南海,难度更添几分。不同于国外一般的海上油气开发区气候温和、海底平坦,南海深水区无风三尺浪,台风频繁,海底坡度大、地形崎岖,海面以下还存在能量巨大的内波流,几秒钟内可推动一艘大型轮船移位近百米。

环境条件苛刻,开发难度、投入、风险巨大,为什么中国海油人偏向“虎山”行?

因为300米水深海域将成为我国海洋油气开发的重要战场。我国海洋油气资源丰富,其中南海油气地质资源占我国海域总量超3/4。深水油气资源则又占到了南海总油气资源量近一半。

我国南海200米至400米水深海域探明石油地质储量超3亿吨,在南海成功应用300米级深水导管架模式,将为经济有效开发我国中深水海域的油气资源开拓出一条新路。

脚踏海底,手擎巨物,身为油气平台的“地基”,把平台高高托举出海面。最终“海基一号”的名字获得了所有人的认可。

“海基一号”安装调试现场,海油工人日夜奋战。

逢山开路 遇水架桥

成为“一号”的过程是从零到一的过程。认识、经验、资源几乎一无所有,有的只有一定能干成的决心。

设计之初,中海油研究总院工程研究设计院副院长付殿福带领团队吃透了世界上所有超过200米水深导管架的每个细节,作业环境、基础结构、功能细节、安装方式等等。

“攻克世界级难题的第一步是认清难题本身。”为此,设计团队专门成立了跨部门、跨专业、跨学科的技术攻关小组。

为了解内波对项目开发的影响,环境条件工程师谢波涛投入了近一年的观测,结合大量历史数据反演分析,进一步掌握了南海内波的规律特点,为结构设计优化和海上施工安排提供了有力支持。

根据水深、风浪的特点,设计人员提出要提高导管架钢桩的设计强度,导管架的重量也因此急剧增加。受国内施工资源和投资成本的限制,“海基一号”必须瘦身。设计人员夜以继日地投入到结构的探索中。最后导管架8腿变4腿,创新采用了百米级大跨度空间X支撑结构,最大化地发挥了钢材性能。

一个问题按下去,另一个又随之浮起。终于,完成“变形”的导管架迎来了最后一个难题——海底崎岖的沙波沙脊让导管架难以稳稳站立。为了解海底沙波的移动规律,

项目组又设计出一整套深水沙波运移精细化的监测、模拟方案,每个月开展监测并同步模拟验证,经过连续一整年的观测、分析。最终做出了选址移位并创新安装适应性防沉板的方案。

从设计方案来说,“海基一号”能成。但从图纸到现实,还隔着重重考验。

2020年2月,项目组导管架部经理穆瑞喜抵达珠海建造场地时,正是新冠肺炎疫情爆发之初,场地安安静静,算上管理人员连一百人都不到,他甚至成了所住酒店唯一的客人。

人力资源不足,建造队伍继续补充和优化,“招兵买马”、组织施工方点对点拉人,穆瑞喜逐渐壮大现场队伍。

与此同时,建造安装资源的短板又显露出来。“‘海基一号’太大了,从导管架的一端走到另一端就得走十多分钟。我们的场地和设备从来没对付过如此庞然大物。”改造现有资源摆在了陆丰油田群区域开发项目海工总包项目经理阳连丰面前。

建造场地改造延长一号滑道,确保导管架有足够的空间被“躺”着建造;海油工程公司对驳船“海洋石油229”进行加宽浮箱、摇臂升级换新、调载系统升级、总纵强度加强、主锚机换新等多项改造,提升其运输下水能力,力保导管架装船出海的需求。

2022年3月15日9点,经过了26个多小时的连续拖拉,在8组900吨拖拉千斤顶和2组400吨助推千斤顶的协助下,“海基一号”导管架顺利登上了运输驳船的指定位置,比计划提前7小时完成,“各方人员配合默契,所有设备正常运转,潮汐与天气也相当配合,正所谓天时、地利、人和啊!”负责导管架陆地建造的穆瑞喜终于松了一口气。

此时此刻,与穆瑞喜并肩作战的邓林青心里则多了几分忐忑,导管架登船为下水安装吹响号角,作为陆丰油田群区域开发项目组安装经理,接下来该邓林青上场了。

“导管架开始滑移,下水!”

这个指令,邓林青等了足足半个月。导管架抵达作业海域后,适合海上安装的天气时间窗口半个月后才到来。

4月10日下午,伴随着最后两块剪切板断裂的巨大轰鸣声, “海基一号”沿着倾斜的驳船船体向船尾滑移,海浪不断击打着没入水中的导管腿,沉重而澎湃。

由于自身重力,滑移速度越来越快,最后十几秒几乎是呼啸而过,驳船滑道与枕木摩擦产生的烟雾与船尾海浪溅起的水雾一起缓缓浮起,仿佛一层轻纱笼罩着作业现场。阳光穿过镂空的钢铁结构,阴影飞速地在人们的脸上划过。仅用58秒,“海基一号”导管架在众人的注视下,成功下水。

接下来的扶正、坐底、插桩打桩工作依旧牵动着邓林青的心。当他注视着第一根钢桩牢牢插入海底,此时已是凌晨4点,已经熬了三天两宿的邓林青第一次感觉到,黎明真的来了。

“海基一号”安装调试现场,海油工人日夜奋战。

建一座平台,开启一个时代

一个月后,“海基一号”到上部组块也顺利完成海上安装,这一节点基本宣告了我国300米级深水导管架模式的成功,但陆丰油田群区域开发项目组上部组块资深专务魏孔伟心里的石头还未落地。平台调试的过程中,他一直在密切关注导管架上面一些“小零件”的运行状态。

这是我国首套导管架数字孪生系统,和导管架这个庞然大物比起来,建造阶段就安装在导管架关键点位的147个监测探头显得不太起眼。但这套系统就像给导管架穿上了一件健康监测服,从数据联通的那一刻起,它将对风、浪、流等环境数据实时监测,同时记录导管架的运动数据,从而掌握导管架的健康状况。

第一次大考比想象得来得更早。8月25日,2022年第9号台风“马鞍”便正面袭来。平台上人员撤离后,独留“海基一号”平台在大海中接受12级大风和十余米高海浪的击打。在陆地指挥中心,魏孔伟和同事们守着导管架的“数字孪生体”,密切关注受力和运动情况。

“结果出乎意料得好!我们预计的晃动幅度是42厘米,实际监测数据仅为2厘米。”回想起“海基一号”在这次台风中的表现,魏孔伟仿佛又回到了那一天,“从那以后,我们真的可以说确信,300米级深水导管架模式成功了!”

关注这些数据的,除了数字孪生系统的技术人员,后方其实还有一整个团队。

在常规的浅水项目中,前期研究和基本设计与后期建造安装是明确分工的。进入建造阶段后,设计人员的工作就基本结束了。这一惯例在首创性的项目中被打破,基本设计团队一大半成员组成了技术支持项目组,持续跟踪海基一号全流程,以便随时解决问题、掌握最新信息。

“海基一号”平台投产一年后,还将由核心技术人员组成后评估项目组,回顾一年来导管架的表现情况,为不断打磨优化积累经验。

毕竟这一路走来,逢山开路遇水架桥,就是为了让我们自己的技术人员用自己的技术、装备和资源打开深水油气开发的大门。每一步都走得扎实,心里自然踏实。

“海基一号”之前,我国300米级以深的油气开发只能采用水下生产系统,这一模式中我们还有不少未攻克的技术难点。而在“海基一号”平台,97%的设备都能由国内自主设计建造,同时还能降低10%的投资,极大地打开了我国深水油气开发的局面。

2021年12月20日,流花11-1平台导管架在珠海开工建造,此时距离“海基一号”导管架主结构合龙刚刚过去十几天。流花11-1平台所在海域平均水深324.5米,导管架设计高度338米,建成后将超过它的前辈“海基一号”,成为新的亚洲第一,位居世界第七。

海油人纷纷调侃,“海基一号”创造了一个保持时间最短的纪录。但没有人会怀疑“海基一号”开创性的意义,因为流花11-1平台导管架将完全沿用“海基一号”的模式,水下桁架、X支撑结构,享用“海基一号”一路走来培养成熟的建造安装资源和管理模式。站在巨人的肩膀上,触及新的高度。

“海基一号”的技术会被一代又一代海油人掌握。“海基一号”的名字也会在海油人走向深水油气开发的历程中留下光辉的一页。

这座高302米的大型导管架是陆丰15-1平台的基座,也是我国300米级深水油气开发走向成熟的坚实基石。

(原标题《挺进300米深海:亚洲第一深水导管架平台“海基一号”建设纪实》)

编辑 特区报-王子烨审读 刘春生审核 编辑-郑蔚珩(客户端)
(作者:深圳特区报记者 刘琦玮 赵明 秦绮蔚 通讯员 刘建坤/文 记者 李忠/图)
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