“海洋石油981”鉆井平臺
“981”:靠什么屹立深海
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公里,一座石油鉆井平臺成功開鉆,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米深水鉆井平臺,最大鉆井深度12000米,甲板面積相當于一個標準足球場,高度相當于45層高樓,是當今世界最先進的第六代超深水半潛式鉆井裝備,標志著中國油氣資源的勘探開發正式向深海挺進。
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,半潛于海面。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”正式開鉆,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采的鉆井平臺,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發展階段,僅全球海洋工程裝備行業的市場規模,就會達到3000億美元。
海底采油: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,占我國油氣總資源量的三分之一。但其中70%的資源,蘊藏于153.7萬平方公里的深水區域。
“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復雜,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,所以在淺海施工的鉆進船、鋪管船,在深海統統派不上用場。
在“海洋石油981”等“深水利器”建造之前,中國在海洋石油開采裝備制造業上,相對處于低端。回顧歷史,中國石油開采,從陸地走向淺海,再到深海,歷時近半世紀——
1960年,在鶯歌海的風浪里,一只安裝在駁船上的沖擊鉆,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鉆探,中國人在自己的海域里,落下了腳。
直到1983年,成功自主開發出“勘探三號”半潛式鉆井平臺,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,開采南海油氣無異于天方夜譚。“南海風浪大、臺風多,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,由于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,成功鉆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。但這類勘探開采,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,向下鉆井深度可達10000米,“到南海任何一處都不怕!”
“981”:創造6個世界第一
開采海底石油,需要攻克一系列的技術難題。
技術人員易國偉描述,“981”上的操作系統,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桿和觸摸屏上,在平臺上操縱復雜的鉆井系統,乍一看,可能會與玩電子游戲相似。而“981”最關鍵的部件之一,便是位于船體最下方,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,才使得鉆井平臺不會“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,還在于平臺各部分的電路、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,都得益于精密的電腦控制。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”平臺還采用了12根長達1500米的高強度輕質錨鏈,作業水深小于1500米時可以采用全錨泊定位,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”鉆井在技術上取得重大突破,創造了6項世界第一——
第一次采用南海200年一遇的環境參數作為設計條件,大大提高了平臺抵御環境災害的能力;
第一次采用3000米水深范圍DP3動力定位、1500米水深范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,引領國際規范的制定。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、錨泊張力范圍等,建立了系統的海上科研平臺,為我國半潛式平臺應用于深海的開發,提供了更寶貴和更科學的設計依據;
第一次采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,開啟了中國開采深海油氣的時代。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,進行海上三維地震采集作業;一艘“海洋石油708”,是全球首艘集鉆井、水上工程、勘探功能于一體的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,在中國制造,設計過程都由國內的船舶設計部門參與,制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”深水鉆井平臺成功開鉆之后,近日,我國首艘深水鋪管起重船“海洋石油201”建造竣工。這標志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”主要用于深水油氣田的鉆井、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。
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