首次嘗試300米級深水導管架平臺開(kāi)發(fā)模式

　　海基一號：為深海堡壘打牢“地基”

　　本報記者 王珍

　　“海基一號”是我國自主設計的300米級深水導管架，實(shí)現了我國深水導管架設計、建造、安裝等技術(shù)質(zhì)的飛躍，對推動(dòng)海上油氣增儲上產(chǎn)、保障國家能源安全具有重要戰略意義。

　　滑移下水、扶正坐底、精準安裝……4月11日，我國自主設計建造的亞洲第一深水導管架“海基一號”在南海東部珠江口盆地海域精準就位，將服役于我國陸豐15-1油田開(kāi)發(fā)。

　　這是國內首次嘗試300米級深水導管架平臺開(kāi)發(fā)模式，標志著(zhù)我國深水超大型導管架成套關(guān)鍵技術(shù)和安裝能力達到世界一流水平。“海基一號”的成功應用為經(jīng)濟有效開(kāi)發(fā)我國200至400米水深海域的油氣資源開(kāi)拓了一條新路。

　　“海基一號”是一個(gè)“大家伙”：高達302米，堪比埃菲爾鐵塔，重達3萬(wàn)噸，所用鋼材可制造1艘中型航空母艦，是亞洲首例300米級深水導管架。為什么要建這么高的導管架，建這么一個(gè)“大家伙”到底有多難呢？

　　記者了解到，固定式導管架平臺是海上油氣開(kāi)發(fā)最基礎的形式，主要由導管架、樁腿和上部模塊三部分組成。導管架就相當于“地基”，用于支撐海上油氣平臺的龐大身軀與巨大噸位，是世界范圍內應用最廣泛的海洋油氣開(kāi)發(fā)裝備，能穩穩扎根海底，托舉平臺矗立大洋之上。

　　據中海油研究總院工程研究設計院副院長(cháng)付殿福介紹，固定式導管架平臺通常用于淺水海域油氣資源開(kāi)發(fā)，我國在200米水深及以上海域通常采用的是“浮式生產(chǎn)平臺+水下生產(chǎn)系統”開(kāi)發(fā)模式。目前，在世界范圍內數千座導管架生產(chǎn)平臺中，僅有9座導管架高度超過(guò)300米。

　　與“浮式生產(chǎn)平臺+水下生產(chǎn)系統”開(kāi)發(fā)模式相比，深水導管架平臺開(kāi)發(fā)模式最大的優(yōu)勢，是將生產(chǎn)系統從水下搬到了導管架平臺上，也就是說(shuō)集鉆井、采油、處理等功能于一身，可大幅降低鉆完井、工程以及后續的生產(chǎn)操作成本。

　　然而，隨著(zhù)水深的增加，導管架所受環(huán)境荷載迅速增加，設計、建造難度也隨之加大。

　　一般來(lái)說(shuō)，為了對抗更大的環(huán)境荷載，需要使用更多的鋼材來(lái)增加結構的強度。這就意味著(zhù)，導管架的尺寸要變大，大尺寸對應的就是大跨度和大噸位吊裝。受?chē)鴥仁┕べY源和經(jīng)濟成本的限制，決定了必須將導管架的重量控制在合理范圍內。

　　如何解決這一難題？“我們?yōu)椤；惶枴可碇贫ā萆怼桨福ㄟ^(guò)浮動(dòng)式下水桁架、超大尺寸X撐結構等創(chuàng )新設計，優(yōu)化結構，精簡(jiǎn)導管架水平層數量，最大化發(fā)揮鋼材性能，使平臺重量?jì)?yōu)化至3萬(wàn)噸。”付殿福告訴記者，“海基一號”比此前國內最高的導管架高了近50%，但重量卻更輕了。

　　不僅如此，為解決海底巨型沙坡沙脊會(huì )發(fā)生移動(dòng)、無(wú)法平穩固定等難題，項目團隊開(kāi)展了數值模擬，并對沙坡沙脊進(jìn)行了為期2年的運移監測，掌握了其運移規律，并專(zhuān)門(mén)為“海基一號”設計了階梯型防沉板，完美貼合陸豐15-1油田階梯狀海床地貌。

　　海上安裝階段對海洋環(huán)境有著(zhù)較為苛刻的要求，適合安裝導管架的時(shí)機非常難得。為了在有限的時(shí)間內完成“海基一號”的海上安裝，項目團隊首創(chuàng )“三主作業(yè)船”聯(lián)合施工模式，通過(guò)三條作業(yè)船間的緊密配合，大大提升了安裝效率。同時(shí)首次應用下水姿態(tài)監測系統，使“海基一號”成為全球首個(gè)在深水巨型沙坡場(chǎng)址完成高精度安裝就位的導管架。

　　為確保“海基一號”能夠在20年服役期內安全運行，在運營(yíng)維護方面，“海基一號”導管架首次設置了應力級在線(xiàn)監測系統，并以此為基礎開(kāi)發(fā)相應的數字孿生系統。“也就是說(shuō)，技術(shù)人員不用下水，就可以知道導管架水面以下的工作狀態(tài)。”付殿福告訴記者。

　　創(chuàng )新應用封艙隔板設計、大尺度大噸位結構多臺吊機聯(lián)合吊裝……“海基一號”10余項技術(shù)創(chuàng )新，讓我國深水導管架設計建造技術(shù)從基礎理論、結構型式、設計理念、施工工藝到運行維護等，實(shí)現了全方位的提升。

　　近期，項目團隊正在進(jìn)行“海基一號”平臺上部組塊安裝的準備工作，平臺整體建成后將刷新我國海上原油生產(chǎn)平臺的重量紀錄。