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当你搭乘液化天然气出租车在城市中穿梭时，你可曾想到？有一座巨大的海上油气加工厂伫立在波涛汹涌的南海，以重达32000吨的坚实身躯，抵御着南海的狂风巨浪。它最初只是为了将埋藏深海海底的天然气唤醒，却不经意间成为了亚洲最大的深海油气处理平台，让我们来一起了解那些不为人知的奥秘吧！
; Y3 [5 F( X: d# _$ i' D! j; t ============== 故事背景 ==============
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8 e( S' b0 I" v9 e3 i2 Q 记忆中的香港阳光明媚，风景如画，可如今风景真成了“画”
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▲使用清洁能源已成为必然 4 L B g2 h. c3 J; ?
天然气作为比煤炭和石油更为清洁的能源，集中分布在我国的西北部，但经济发达的东南沿海地区天然气储量小。为解决沿海地区天然气供应不足的问题，我国开工建设了著名的“西气东输”工程。
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▲西气东输线路示意图
. @ S8 K" m4 u: z5 W; n 该工程在一定程度上缓解了沿海地区天然气供应不足的局面，但考虑到运输和储存成本，越在线路的末端，其气源成本越高。 7 j! O# N9 }( W+ P. a4 }* f0 F
以广东珠海为例，目前珠海地区天然气价格为4.9元/立方米，而处在线路中端的陕西仅为3-3.5元/立方米，两者价格相差接近50%。（太贵辣！）
G# c K' n. D" }" f1 F 因此，就近寻找海上油气资源是解决这一问题的最佳途径。
/ h k4 Z' N3 m, ]+ Q- w( Y 幸运的是2006年4月在距离深圳200km的地方，成功钻探了荔湾3-1-1井，预测天然气地质储量可达1000亿立方米至1500亿立方米，年产量可望达到50亿立方米至80亿立方米（什么概念？可以满足全北京居民全年的用气量）。
/ p; O: M4 p( g) @/ z- S$ h" @ 好消息接踵而来，2009和2010年，在荔湾3-1气田东北方向，相继钻获流花34-2、29-1气田，测试获得日产天然气分别为150万立方米和160万立方米。 % W. \5 ^" n/ u# d$ n7 l' \' o
▲荔湾3-1及周围已发现气田位置图荔湾3-1区域有望成为中国最大的深海气田，开发后可以极大的缓解珠江三角地区能源紧缺的局面。然而，在这个区域进行开发，难度远超常人想象！
& }- }% N& u' }$ L& z; D m) v ========= 工程和技术难度详解 ========= ; Z6 U/ J. K" c# u( I0 {7 y7 D
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挑战一：开发方案难以确定
/ Q0 p# Y" H- v* C3 \ 难题：开发荔湾3-1气田需要跨越巨大的陡坡！
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: B. N8 n0 Z8 d c. J( ~, l5 o* S4 E ▲荔湾3-1气田地理位置图 % k6 e1 a& ]9 V# v) W
荔湾3-1气田，处于深海和浅海的交替区域。水深从200米的浅海，突然跨入海平面以下1500米的深海（陡坡对应的落差是1300米）。油气输送距离超过79公里，同时跨越这么陡的坡，非常非常困难！ 2 e+ |2 g' i% @$ H) M. {( Y% }' a+ t
难题：如何兼顾经济效益——要照顾周边气田开发 , @8 K! ]" A( Y5 Y
荔湾3-1气田周围有番禺34-1/35-1/35-2浅水气田，流花29-1/34-2深水气田，还有已经在生产的番禺30-1和惠州21-1。因为深海油气开发投资非常大（几百亿人民币）！所以荔湾3-1的开发方案要兼顾以上所有气田。
/ c" f* {) v, ~8 S, x$ c- F6 d ▲荔湾3-1地理位置及周边气田分布图 ▼补充知识▼
' V5 ^+ ]2 r6 b* G& ~0 X 深海油气开发，根据气田所处水深不同，开发方案也大有不同。一是建造海上油气平台；二是建造水下生产系统。
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: c5 @5 r8 Y0 I' @. Z* T- v ▲海洋油气钻采/生产装置水深范围 海上油气平台：
! q. Y4 U9 d' I: N2 a 1.深水半潜式平台 % i9 K: u w/ C) Q" b+ H+ x9 ?# H
可以兼做钻井及采油平台。底部浮箱实现沉浮，因浮箱沉于较深海水中，再加上锚泊系统，故稳定性好。 $ B' W2 y1 V4 y( J" b$ i
▲深水半潜式平台2.张力腿平台（TLP）——拴在海底的气球 1 k( D: }; _4 I" e) s
张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力可依靠锚索向下的拉力来补偿，且此拉力应大于波浪产生的力，使锚索上经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。简单说，张力腿平台就像一个气球，把绳子拴在海底，它就不随便跑了。
9 b7 S& ] W8 v$ R3 r ▲张力腿平台3.Spar（深吃水柱桶式平台）平台——海洋平台中的加长悍马
* O; x5 O% [4 f3 O$ y. H1 f+ } Spar的理念源自于浮标，结构的大部分都是浮筒。由于主体吃水很深，在深水环境中运动稳定、安全性良好，特别适宜于深水作业。
5 X3 Z0 t u, v- f, V: j$ F+ K ▲三代Spar平台水下生产系统 3 C$ W7 }% c6 _# Q/ Z
水下生产系统包括油井、井口头、采油树、接入出油管系统和控制油井的操纵设备。井口头和采油树都在海底。对比海上平台，水下生产系统不会受到海况和水深的影响。
9 O/ C% F' q* j+ |! l U8 t7 i ▲水下生产系统综合考虑各种因素，开发团队提出了四种方案： 方案1：水下生产系统直接外输到陆上终端
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▲方案一示意图* _) i% k! `, [: U
经过深入分析：南海海底地形复杂，气田处于陡坡下方，有巨大的深度差，自然压力不足以驱动油气越过陡坡到达陆地终端。（排除）
, w: g1 a+ O4 v 方案2：Spar/张力腿平台/半潜直接外输到陆上终端
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( p, P8 ]5 h; P1 u8 ? ▲方案二示意图深水浮式油气处理平台从设计到建成至少需要3年以上时间，满足不了气田尽快投产的需要，并且成本较高，是固定式平台的2-3倍，且技术相对并不成熟。（排除）
* t' l4 e. I9 k, @" B5 P 方案3：Spar/张力腿平台/半潜式回接到浅水平台后外输到陆上终端
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▲方案三示意图 : {3 I/ V( H9 P0 a
% v5 o! @9 s' U$ m 需要建设两座油气处理平台及全部的生产管线，投资太大，经济效益低。（排除）方案4：水下生产系统回接到浅水平台后外输到陆上终端 ( V/ f. l: B/ _& D+ t
/ G7 l9 a4 U6 |5 ?0 Q8 m% | ▲方案四示意图! o+ _9 @6 ^' l& F: e. X
因为南海海况恶劣，台风频发，采用更稳定的固定式浅水平台是一个理想的选择。 # e1 L! s' z! M+ D8 K" x" H8 T
因此开发团队决定采用：将深水回接到浅水、周边回接到中心平台的总体开发方案。 3 v) g8 v4 I2 @$ X: o5 u% R) I
$ x- M# l( n4 K& c- W3 d# J ▲荔湾3-1总体开发方案
4 [6 b( Z j7 u/ | 荔湾3-1气田开发分为深海、浅海和陆地三部分，也就是在1500米的深海建水下生产系统，在200米的浅海建油气中心平台，在陆地建终端处理厂。 8 s) G+ O$ c7 i. U
' ?0 ~* ^* t/ l- F v+ U ▲荔湾3-1气田开发方案0 O1 N* E5 V) V0 e; y7 R) q
荔湾3-1采用合作开发的模式。深水生产设施由Husky担任作业者；浅水设施及陆上终端由CNOOC担任作业者。（你不知道Husky？那总听说过李嘉诚吧，他就是Husky的大BOSS）
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7 A$ L$ M6 M+ j6 U' C. Y ▲Husky深水工程经验丰富；CNOOC浅水工程技术成熟。
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挑战二：设计和建造难度大！ 荔湾3-1平台不仅要处理深海10个生产井输送的天然气，同时还要兼顾已发现的番禺、流花天然气田以及该区域潜在的油气资源。 % g2 S( K$ s6 e+ t2 F( w6 ^
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2 l9 {; X; q4 l" j; X8 w ▲荔湾3-1气田整体开发方案 $ Y( v# p; u: u; ^9 v
* ^- q+ D0 {" l* e8 z 因此，荔湾3-1中心平台的设计年处理量达到80亿方/年。我国陆地最大的天然气处理厂——苏里格气田第二处理厂，年处理量为50亿方/年，可以想象荔湾3-1平台的体量需要多巨大。
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▲想尽办法控制面积，但单层甲板依然比足球场还要大。5 j- t7 r: h1 k* I! P' p( k
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▲想方设法“瘦身”，但还是比5个埃菲尔铁塔重。
q- i. C" L$ d 各种低调，也无法阻挡它成为亚洲最大的深海天然气中心处理平台。 为了支撑如此庞大的身躯，导管架注定庞大。导管架高度达到190米（60多层楼的高度），高度太高就不能采用常规的立式建造，只能采用卧式建造（就是躺着）。3 T6 s+ \, g* Z) S) b( A5 ]
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▲导管架建造方式
% H/ l4 m6 g7 D$ `, i+ o1 T 在深水低温高压状态下，为了防止水合物堵塞管道，往往需要向井口注入乙二醇，以抑制海底管道中水合物的生成（原理：乙二醇通过降低冰点来抑制水合物的生成，效果取决于注入量（浓度）与天然气是否混合均匀）。
2 t) p8 w. m- [2 d) ]) l 但是平台组块已经太重了，额外布置大规模的乙二醇储罐显然是不明智的。那该肿么办呢？最后想出一个办法——将乙二醇储存在导管架腿中，导管架腿“兼任”常压容器，这下就简单啦！ ) w& [* x4 s' a; L
▲导管架建造现场 ▲石油工人真辛苦 ▲完成最后一个结构件的吊装 ▲抵达预定安装位置 ▲滑移入水 ▲水上漂浮
2 B2 X6 r4 b. B' v6 Q ▲入水扶正
7 h" ]2 J5 g3 K. w; x- ] 我们已经胜利在望了吗？O(∩_∩)O，但就像闯关一样，大怪总在后面！ - c# c- W( \* p/ W# j
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挑战三：平台导管架安装问题
$ b& Z- ]7 ]2 d3 q1 k% | 海洋平台的安装需要安装导管架后将平台组块与其对接。导管架可以通过滑移入水的方式来定点安装。 7 g9 w, c( g8 o& [$ |5 P5 M9 a
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▲导管架滑移入水安装方法 " P5 A: S8 e9 R c+ _7 f
但是平台组块和导管架的对接却是一个大难题： $ h3 ^; C* q/ A% [" S+ b- X6 x
组块安装通常有浮吊和浮托两种方式，但到目前为止，世界上没有任何一艘起重船能吊起荔湾3-1，所以整体浮吊行不通。
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/ Y8 |* H1 f @/ c8 f- L8 g3 r' C7 D ▲世界最大的单臂起重船“蓝鲸”号，最大起重量7500吨，荔湾3-1上部组块32000吨。 7 o7 T" f# ]' R
既然如此，那是否可以将组块拆分成若干部分再浮吊呢？
. C" j0 T& M g& {6 G3 T$ C 现实是海上组装不仅耗时长，对各工种的协同要求也高，而且海上作业受天气和海洋环境的影响很大，这都极容易造成工期延长。海上作业成本高，日费少则几十万美元，多则上百万美元。一旦工程进度不顺利，有可能带来上亿或者几十亿的损失，那就亏大了！ , m! \) X0 X: P& B" f" J4 w
因此，该方案风险不可控，PASS掉！ 那32000吨的平台如何安装到预定位置呢?只能选择浮托法进行安装。然而现实是国内没有哪条驳船能够完全满足这个项目的要求。/ I! O# d5 @6 W% l2 d
▲浮托安装
. Q& H4 K8 F% X& ]+ a 荔湾3-1组块重量是普通平台组块的两倍，但是导管架的间距却没有增加，满足要求的驳船太宽，根本无法进入，但稍小一些的驳船又无法承载三万多吨的重量。
* P' k* Y- F1 [" D4 m9 N" ^$ N4 N( c+ r$ e 大船进不去，小船HOLD不住。 怎么办呢？最后决定改造世界第二大的驳船“海洋石油229”。（世界第一大驳船荷兰HEERE-MA公司的H-851船工期排满了）
- Y7 z5 h4 e4 D4 d! M, d- m1 s$ } ▲“海洋石油229”驳船改造方案 : u8 }# e+ E7 y# p0 [$ p# \$ f; b
将船体前100米的宽度减小至42米，便于进入导管架内；为了保证浮力，把后100米的船体宽度拓宽到65米（船东老板心痛不？）。 终于，驳船改造完成，平台和导管架对接在即！
* u7 O& I8 J/ O: u! a. o ▲上部组块成功装船
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▲平台组块抵达导管架处，即将开始浮托安装
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' v- _* O1 k( T( m) \ ▲组块安装作业现场，工作人员争分夺秒 + c& w z* I/ } H4 X q
- n" K. s2 L3 Q ▲庞大组块与导管架对接处 / i1 @0 B9 Z5 Y& W ?- b U
- q {; y( I$ H ▲成功安装，击掌庆祝 1 u% M* K* F8 t \
! A" B1 f- h1 Z ▲荔湾3-1屹立在南海 - \ ^- R+ A2 y3 v! j+ i
大功告成了吗？NO！NO！NO！
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挑战四：平台建好了天然气出不来 ! U$ ]8 N( R# u+ k: h' ^4 f# ?1 R
荔湾3-1平台坐落在190米水深处，但是生产井口却在海平面下1480米的海底，并且两者之间有79公里的海底陡坡。
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; Q) R( k b, A+ s9 R" X4 C ▲输送距离长，坡度大，好难爬！（要爬三个东方明珠） / A/ @8 F( T% h7 W4 A7 H
最后一道难关——如何将油气输送到中心平台呢？
1 B8 }* x/ o; O6 i, k 这需要水下生产系统和双海管技术来实现。 产出的油气通过两条管线输送到平台，两条管线并行并可以任意切换。$ |1 T/ F4 m, A
▲典型双海管系统 未来油气输送还会有问题吗？当然！
4 j' g7 S j, M- ^ 采出的油气是混合物( 天然气、油水、蜡、砂石等) ，日久天长这必然会逐渐堵塞管道。有两条管道输送而且可以任意切换，那么我们就可以在未来清洗管道时不影响油气正常生产啦！ & e9 y. p+ {& O* L8 [( g9 v$ l
▼补充知识▼ 双海管清洗知识：5 s5 r7 ~ I8 D5 [+ ?3 P6 ~1 t
首先，推动清管球的动力主要来自上部增压装置，流量和压力可以进行现场调节。此外，当清管球发生卡堵时，可进行反向推动。
7 z; u& t$ y7 Q 采用双海管环路清洗，当一条海管出现故障时，另一条还可以继续保持生产，灵活性较好。当后期产量降低时，可将其中一条海管停运，经济效益佳O(∩_∩)O
1 _* R3 u9 y. ]: w 对于深海气田而言，双管方案单根海管直径更小，因此积液量少，流动会更加稳定，有利于延长整个油气田的生产周期。此外，当管线内出现水合物时，可以对堵塞部位两端同时降压，有利于水合物的分解。 ============ 华丽的总结 ============ ▲成功采气啦！
( U+ W/ B, x& k( m: W) g! E ▲清洁能源点亮城市文明 ' ?, j5 ]# x$ x* o
面对一个个挑战，石油工作者逐个击破。历时7年，该项目终于实现了商业供气！不仅解决了珠三角地区对清洁能源的需求，更为区域的能源安全提供了有力保障。
' U) k- l7 P( l* W+ d. f0 x* h 毛主席说：“上可九天揽月，下可五洋捉鳖。”油气行业是可以比肩航空航天工业的人类伟大工程，石油工人好牛B！为了表达对他们的敬意，请将此文章分享到朋友圈！ 延伸阅读 潮汐——四两拨千斤（上）http://v.qq.com/page/l/g/y/l0166dbrbgy.html
) c% t0 x4 y1 ], G4 @1 ~ ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（上）  潮汐——四两拨千斤（下）http://v.qq.com/page/v/u/c/v0166pxbcuc.html
! b. ^# Y" ]* k6 K0 p+ u ▲CCTV纪录片——四两拨千斤（下）
O9 i( \0 S" C8 [! h* o 视频纪录了亚洲最大的深海油气平台——荔湾3-1平台上部组块装船、驳船改造以及浮托安装过程。
* ?2 q6 K' Y6 E 道德常常能弥补智慧的缺陷 . O5 |3 L! ]* C
智慧却永远填补不了道德的空白 & M" c( N1 }% z4 J* Y
做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人 7 k$ W! I1 H/ e, Q0 T
, }" n; M7 Y# [; X9 } ————————————————————————————————————— 石油课堂的原则
/ u: m' p! n; g4 D$ x 当今是一个信息爆炸的时代，我们努力为用户提供有价值的精品内容，但由于石油工程知识学科广、专业性强，我们不能保证所有信息百分之百的准确。但我们相信高手在民间，如果对文章中的内容存有疑异，请与我们联系，欢迎批评、指正。—————————————————————————————————————9 a) I9 m# R& u* y) R1 b- q1 ^% u X7 a. l
对转发的态度 8 H f$ ^" d; Y4 b# ~$ \
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$ C+ _& J* Y# i3 u N6 a/ [$ Y 我们也愿意与价值理念一致的媒体合作、分享信息。但媒体转载必须先取得我方授权。
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