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场面过于震撼中国是如何走向深海的

来源:东方明珠 时间:2023/11/26
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本文转自:共青团中央海洋面积辽阔,物产丰富蕴藏着这颗星球上超过34%的石油和天然气然而这些油气资源却并非触手可及其中更有44%深埋于水深超过米的深海之下在中国也同样如此尤其是在我国南海在这片平均水深超过米的海域55%的油气资源都埋在深深的海底国际上划分深水区的标准有>米、>米、>米等不同方案,本文采用>米的分级标准,其中水深在米以内的海域为浅水,-1米为深水,大于1米为超深水。制图

郑艺/星球研究所但是海洋环境却极其复杂、极其恶劣水深每增加一米资源开采难度将呈几何级数增长以致于在过去的漫长岁月中面对近在家门口的宝藏我们始终举步维艰直到近些年来我们终于依靠自己的力量相继实现了第一次深海勘探第一次深海钻井更建成了第一座水深达1米的大气田正式开启了中国海上油气开采的超深水时代请横屏观看年6月,中国首个自营的1米水深的天然气田“深海一号”正式投产,画面中的庞然大物为中国最大生产储卸油平台,摄影师

韩庆而放眼全国我们的渤海、东海、南海之上个油气田不分昼夜将来自海洋深处的能源源源不断地送往全国作业能力也从数十米飞跃至0米之多为什么走向深海的道路会如此艰难?我们又是如何做到的呢?炼一双“火眼金睛”想要走向深海我们首先必须知道海底的油气资源究竟在哪里可是深海之中如同一团迷雾地层之下更是深不可测除非拥有一双能够穿透海水、穿透地层的“火眼金睛”涠洲岛镶嵌在一望无垠的大海中,摄影师

陈肖在陆地上人们可以向地下发射人造声波通过接收和分析不同地层的反射波便能反推出地层的分布规律从而推断出油气资源的分布类似的探测方法同样适用于海上只不过海上毫无立足之地若要安放所有设备、人员人们必须要有一艘特殊的能够进行物理勘探的大船人称物探船请横屏观看这种利用声波等物理手段来研究地层信息的手段,称为地球物理勘探,简称物探。人造声波也称为人造地震波,其勘探方式则被业内称为地震勘探。海上地震勘探原理示意,制图

罗梓涵郑伯容/星球研究所这种船最鲜明的特征就是尾部拖行的超长电缆它们用于接收海底反射的声波相当于每一条电缆都扫描了地层的一个切面单条电缆勘探示意,制图

罗梓涵郑伯容/星球研究所但仅凭一个切面做出的判断显然不够准确倘若能同时扫描更多地层切面并将它们拼合起来一个三维地层模型便跃然眼前隐藏其中的油气线索也将一一显现多条平行电缆勘探示意,制图

罗梓涵郑伯容/星球研究所这也意味着当一艘船拖带的电缆长度越长、数量越多一次扫过的面积就越大若再有更快的航速以及超长的续航请横屏观看地震船以及拖拽的长长的电缆,摄影师

赵仲兴但要拥有这样一艘物探船却并非易事以致于在我国海上油气开采的初期人们只能用塑料袋装满炸药来激发声波只能用胶布包裹电缆甚至用气球悬浮电缆才好不容易将一艘旧船改造成了简陋的物探船但自此以后一场长达50多年的升级之路拉开帷幕从中外合建的装备4条米长电缆的“东方明珠号”物探船再到自行改装的装备8条米长电缆的“海洋石油”物探船最终装备12条米长电缆的“海洋石油”深水物探船终于诞生当其尾部电缆展开后覆盖的海域面积之大甚至相当于多个标准足球场左边小船正在为右边大船提供物资补给,其中大船为物探船海洋石油,摄影师

陈志玮不仅如此其航行速度、续航里程抗风浪以及破冰等能力均大幅提升不但可以抵抗南海的狂风巨浪还可以驰骋于北极等极寒海域因此它也一举成为亚洲最先进、作业能力最强的物探船请横屏观看作业中的海洋石油,注意图中的电缆长度与船本身大小的对比,摄影师

陈志玮至此一艘艘物探船如同一双双“火眼金睛”在中国各大海域往来穿行由它们扫描收集的水下信息经地质学家分析后从中发现了众多的油气分布区域但仅到这里我们依然无法走向深海因为这些被探明的区域究竟是否具有开采价值只有真正将钻井钻入地层才能一探究竟然而要从波涛滚滚的海面将钻井向下打入数千米深的海底又谈何容易?造一座“海上堡垒”要在海上打井前提是我们必须造一座“海上堡垒”有了堡垒装备和人员才有立足之地而堡垒越坚固钻井作业才能够应对海风、海浪、海流、海冰等各种恶劣的海洋环境汹涌的海浪冲击海岸,摄影师

胡颖起初人们利用钢管搭建从海上直插海底的导管架其上再铺设甲板、放置设备固定式钻井平台便诞生了固定式钻井平台示意,制图

罗梓涵郑伯容/星球研究所但这种“固定堡垒”一经安装便无法移动对于需要重复使用的钻井平台而言实在没有太多优势所以除了一些特定环境外如今已几乎销声匿迹取而代之的是一种“移动堡垒”它由一个平台、数条桩腿以及特殊的升降装置组合而成在升降装置的作用下平台和桩腿可以垂直升降从而实现固定时钻井,浮动时转移这便是自升式钻井平台自升式钻井平台示意,制图

罗梓涵郑伯容/星球研究所它凭借灵活移动、重复使用等优势很快便成为钻井平台家族的主角之一请横屏观看在拖船的牵引下,自升式钻井平台正在转移位置,摄影师

王振宇不过这种堡垒也并非十全十美其最大的弱点便是高高竖立的桩腿因为要适应更大的水深桩腿的长度、尺寸、重量必将不断增大平台结构也因此变得越发复杂使其难以应对恶劣的海洋环境所以在目前中国建造的此类平台中米已经达到其工作水深的极限“海洋石油”自升式钻井平台,其桩腿底部装有特制的大“靴子”,能够在松软的海底区域“脚踏实地”,摄影师

王振宇于是一种更加灵活的“海上堡垒”应运而生它由上部平台、下部浮体以及中间连接的立柱三个部分组成拖航时像一艘大船浮于海面工作时由下部浮体充水下潜故而得名半潜式钻井平台稳立于海浪中的半潜式钻井平台,摄影师

郑建富这样的半潜状态既可以让平台的重心下移保持平台垂直方向的稳定平台四个角上安装的锚链又能保持前后左右的稳定半潜式钻井平台示意,制图

罗梓涵郑伯容/星球研究所年中国从挪威引进的第一座半潜式钻井平台“南海2号”最大作业水深就达到米南海2号,摄影师

宫瑞卿而自年起随着技术的不断突破一众中国自行建造的深水钻井平台纷纷登上历史舞台甚至一次又一次打破工作水深的世界纪录从“创新号”半潜式钻井平台的米到“兴旺号”半潜式钻井平台的1米“兴旺号”半潜式钻井平台,摄影师

李佑坤再到“海洋石油”半潜式钻井平台的0米以及“蓝鲸1号”半潜式钻井平台的米请横屏观看多艘半潜式钻井平台同框,摄影师

唐克/视觉中国为了更好地适应深水环境有的半潜式钻井平台不仅拥有巨大的锚链还在平台下部加装了可以°旋转的大马力推进器再辅以卫星定位、气象监测等即使没有锚链依然可以在惊涛骇浪中稳如泰山待安装的推进器,图片来源

中国海油例如作业水深达0米的“海洋石油”就可以在水深小于1米时使用锚链来稳定平台水深大于1米时则启用推进器拖航中的“海洋石油”半潜式钻井平台,摄影师

茅亚林就这样茫茫海面之上中国人终于建成了一座座稳定而坚实的“海上堡垒”巨型堡垒之上井架竖立,钻机轰鸣工人们正在下钻作业,摄影师

王振宇堡垒之下半米粗的隔水钢管直插海底硕大的钻头则沿着钢管钻入地下最大深度超过10米海洋石油正在进行钻井作业,白色管道为隔水管,钻杆从隔水管中间直插海底,摄影师

赵亮于是在被探明的油气区域内经过一次次钻井的验证包括中国最大的海上油田蓬莱19-3中国最大的海上气田崖城13-1在内的数百个油气田终于显露真容中国海域主要油气田分布示意,制图

郑艺/星球研究所但是这些“海上堡垒”并无法实现持续不断的油气生产完成钻井后它们便将前往新的油气田继续自己的使命因此若要真正实现深海采油我们还需要建造一座昼夜不休的“海上工厂”建一座“海上工厂”这座“海上工厂”是一个兼备油气生产和加工而且使用寿命长达数十年的超级组合体为此无法重复使用但却能长期提供稳定支撑的导管架重新进入人们的视线和固定式钻井平台类似人们以导管架为基座在上方安装生产设备便得到了一个固定式生产平台海上生产示意,制图

罗梓涵郑伯容/星球研究所而结构复杂、功能多样所需空间更大的加工环节则被部署在陆地上海南南山陆地原油处理终端,摄影师

宫瑞卿于是海上生产、陆地加工一座半海半陆的工厂便诞生了但这种“海上工厂”对油气田的要求相对较高既要距离海岸不远又要面积大、产量高海底还要适合铺设管线所以要想走向深海建造一种海上生产、海上加工的全海式“海上工厂”势在必行其中最关键的便是实现海上加工于是人们将纷繁复杂的加工设备紧凑地布局在一艘大船上再加上自动化控制系统以及船舱的储存功能一座化工厂便被巧妙地塞进了一艘船里这便是生产储油船(英文简称FPSO)请横屏观看此设备全称为浮式生产储卸油装置,国内称之为生产储油船,下图为工作中的生产储油船,图片来源

中国海油有了它海上油气生产、汇集之后便能直接在海上完成加工而后再经由油轮送往陆地海上生产+海上加工模式,其中系泊塔结构在不同水深固定方式不同,浅水区多用导管架固定,而在深水区则用锚链固定,制图

罗梓涵郑伯容/星球研究所相比于半海半陆的工厂这种海上生产、海上加工的全海式工厂建造周期短、前期投资少再加上它还可以重复使用一经问世便风靡全球也自年起便逐渐成为我国海洋油气开采中应用最广泛的模式之一图中上方为生产储油船,下方为油轮,油轮正在从生产储油船中进行提油作业,摄影师

李雪松其中渤海上的渤中28-1油田是我国最早采用这种模式的油田而它配备的“渤海友谊号”也是我国第一个自行建造的生产储油船生产储油船上密集的管道系统,摄影师

秦宇可即便应用广泛这种模式仍然无法实现深海开采因为想要适应更大水深支撑海上生产的导管架必然也要增加高度、延长建造周期同时安装难度也会随之增加请横屏观看海洋油气生产设备组成海面上的一道靓丽风景线,摄影师

宫瑞卿这意味着我们的生产方式也必须再次升级年南海的流花16-2油田投产其平均水深达到米但在茫茫海面之上只见一艘巨大的生产储油船而固定的导管架不见了踪影这是如何做到的呢?请横屏观看流花16-2油田的生产储油船,摄影师

林川当我们穿过水面就能找到问题的答案此时你将看到的是一张由纵横交织的海底管网组成的水下生产系统再配合生产储油船一种水下生产、海上加工的开采模式“破水而出”水下生产+海上加工模式,制图

罗梓涵郑伯容/星球研究所而这样的水下生产系统不仅受天气影响较小、可靠性强若配合远程控制系统还可以降低成本、精简人手再加上可重复使用的生产储油船整体投资也大大减少因此自然而然地成为了水深超过米时的“新宠”可即便如此生产储油船毕竟是一艘船船体有限的稳定性并不能从容应对恶劣的深海环境若要拥有更强大的稳定性同时还可以重复使用就必须建造这样一个庞然大物请横屏观看巨大无比的半潜式生产储卸油平台,图片来源

中国海油没错这就是和半潜式钻井平台一脉相承的半潜式生产储卸油平台其生产时部分潜于水下有利于增强稳定性其最典型的代表便是中国首个自主建造、运营的全球首座10万吨级深水半潜式生产储卸油平台深海一号请横屏观看伫立于海面上的“深海一号”,图片来源

中国海油它的规模巨大总高度达米相当于40层楼高若从空中俯瞰其面积相当于两个标准足球场最大排水量达11万吨相当于近2艘“山东舰”航母而作业深度则达到1米鸟瞰“深海一号”,摄影师

韩庆它“待机时间”超长即便面对高温、高湿高盐雾、超强台风的大南海仍然可以连续工作30年而不回坞检修最值得一提的是它的立柱除了支撑平台外还被开发成一个巨大油舱其容量相当于10个标准游泳池它也因此成为了世界首个使用立柱储油的半潜式平台正在安装就位的深海一号,图片来源

中国海油年6月这只钢铁巨兽在南海预定海域精准就位再加上水下生产系统以及往来穿梭的油轮和直通陆地的海底管线一套极为高效的开采模式横空出世其生产的天然气从海底到千家万户只需耗时1天每年可以向粤港澳大湾区供气30亿立方米相当于大湾区1/4的民生用气需求深海一号开采模式,其中锚链长度一般是水深的3-5倍,故锚链在水下会更分散,图中仅做示意,制图

罗梓涵郑伯容/星球研究所至此用“火眼金睛”探路用“海上堡垒”钻井用“海上工厂”生产三大设施一一就位终于让中国人靠着自己的力量一步步走向了深海深海舰队的诞生当然这还不是全部除了物探船、钻井平台、生产平台这样的核心力量一支具备战斗力的“深海舰队”还必须包括铺设海底管道的铺管船请横屏观看并行的两艘海底铺管船,图片来源

中国海油搭建海上设备的起重船世界最大单臂起重船“蓝鲸号”正在吊装作业,图片来源

中国海油拖引和补给物资的工作船等拥有不同本领的各种成员请横屏观看三艘工作船正在拖引“深海一号”前进,如同一支海洋舰队,图片来源

中国海油以及在这背后数以万计默默奉献的深海探索者远在数千公里之外的我们远在陆地之上的我们也许永远无法想象他们是如何用微小的身躯驾驭一个个钢铁巨兽导管架扶正作业现场,摄影师

张鹏是如何在惊涛骇浪中钻出数千米深的油井钻井工人正在海上安装钻井用的管线,摄影师

林俊西又如何在一望无际的大海上日复一日地坚守茫茫南海上屹立的生产平台,摄影师

姚术成但这就是这支深海舰队的日常正因如此在我国对进口石油和天然气的依赖依然高达73%和43%的今天海洋油气的增产量占比已经连续三年达到全国增量的近80%成为我国能源增长的新引擎当然未来的道路依然漫长因为中国当前的海洋油气产量仅占全国油气总产量的18%距离30%的世界平均水平仍有不小的差距但也正因如此我们才必须继续走向深海走向更广阔的深海请横屏观看中国海洋石油舰队,图中仅展示部分装备,制图

罗梓涵郑伯容/星球研究所本文是基于中国海洋石油工业发展史,从海洋工程装备的视角来回答“中国如何走向深海?”这个问题。而成立于年的中国海洋石油集团有限公司,作为中国海洋石油工业的主力军,用40年时间走完了西方国家海洋石油工业年的历程,未来也将继续参与世界海洋石油工业的角逐。[1]邱中建等.中国油气勘探(第四卷近海油气区)[M].地质出版社,.[2]傅成玉.当代中国海洋石油工业[M].当代中国出版社,8.[3]秦文彩等.中国海:世纪之旅[M].新华出版社,3.[4]《奋进40年》创作组.奋进40年[M].石油工业出版社,.[5]《中国海洋石油总公司志》编纂委员会.中国海洋石油总公司志[M].改革出版社,.[6]《中国海洋石油物探》编写组.中国海洋石油物探[M].地质出版社,1.[7]夏侯命胜,李志雨,王东,等.物探船关键技术及发展趋势[J].船舶工程,.[8]大型装备性能手册-移动平台、船舶及FPSO.

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