2024年9月19日，我國(guó)首個(gè)深水油田二次開(kāi)發(fā)項(xiàng)目——中國(guó)海油流花11-1/4-1油田二次開(kāi)發(fā)項(xiàng)目暨“海葵一號(hào)”與“?；?hào)”正式投產(chǎn)。隨著投產(chǎn)指令的發(fā)出，亞洲第一深水導(dǎo)管架平臺(tái)“?；?hào)”緩緩開(kāi)啟300多米深的水下采油。原油通過(guò)水下管道匯入生產(chǎn)處理系統(tǒng)，經(jīng)“?；?hào)”預(yù)處理后，輸往2.5千米外的亞洲首艘圓筒型浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置“海葵一號(hào)”。

“?？惶?hào)”與“?；?hào)”這兩座“大國(guó)重器”的誕生，標(biāo)志著我國(guó)在深海油氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。讓我們揭開(kāi)它們的神秘面紗，探尋它們的成長(zhǎng)旅程。

近年來(lái)，我國(guó)大部分新發(fā)現(xiàn)的大型油氣田位于深海。在這古老而又神秘的海域，流花油田以其豐富的油氣資源和極端的氣候條件聞名遐邇。然而，要想在這片“深藍(lán)”中開(kāi)采油氣資源，絕非易事。傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式在這里顯得力不從心，于是，一場(chǎng)關(guān)于創(chuàng)新的挑戰(zhàn)悄然拉開(kāi)序幕。

“超級(jí)能源碗”的誕生

圓筒型FPSO（浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置），這個(gè)聽(tīng)起來(lái)就充滿科技感的名詞，是“海葵一號(hào) ”的真身。面對(duì)復(fù)雜多變的海況，中海油研究總院（以下簡(jiǎn)稱研究總院）設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)深知照搬以往國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)是行不通的，必須自主研發(fā)出最適合的圓筒型FPSO。他們吸取了國(guó)外同類產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，結(jié)合“深海一號(hào)”的成功案例，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出了“?？惶?hào) ”。

“海葵一號(hào)”直徑達(dá)到了驚人的72米，滿載時(shí)可攜帶6萬(wàn)噸原油，相當(dāng)于一個(gè)“超級(jí)能源碗”，但也容易因“身形笨重”而產(chǎn)生劇烈縱搖。為此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)精心調(diào)整其尺寸和參數(shù)，確保上部設(shè)施和柔性立管的安全運(yùn)行。

同時(shí)，為了解決圓筒型結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)阻尼小、幅度大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員創(chuàng)新地將阻尼板設(shè)計(jì)成類似?？ㄟ叺娜惯呅螤?，利用渦旋脫落和流動(dòng)分離的原理，成功提升了抑制平臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)的能力。

“?？惶?hào)”吃水小，尺度和受載面積大，使得其受到的環(huán)境載荷遠(yuǎn)超同類船型。為了“拴住”這個(gè)龐然大物，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)決定采用更“軟”的系泊材質(zhì)——聚酯纜材料。這種材料在受力時(shí)可產(chǎn)生彈性變形，形成“以柔克剛”的效果，成功將系泊纜數(shù)量由21根減少至12根，不僅節(jié)約了成本，還提高了安全性。此外，研究總院還聯(lián)合國(guó)內(nèi)廠家成功研發(fā)出國(guó)產(chǎn)聚酯纜，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)深水系泊纜繩規(guī)?；瘧?yīng)用的突破。

深?；臉?gòu)筑

如果說(shuō)“?？惶?hào)”是深海中的石油加工廠，那么“?；?hào)”則是支撐這一切的堅(jiān)實(shí)基座。作為亞洲首例“深水導(dǎo)管架平臺(tái)”，“?；?hào)”的設(shè)計(jì)與建造過(guò)程同樣充滿了挑戰(zhàn)與創(chuàng)新。

“?；?hào)”所處的海域水深更深、環(huán)境更惡劣，且上部組塊功能需求更多。如何在保證結(jié)構(gòu)承載能力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)減重，成為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面臨的首要難題。他們從基礎(chǔ)力學(xué)原理出發(fā)，對(duì)超大跨距X型撐桿空間桁架結(jié)構(gòu)的承載機(jī)理進(jìn)行了深入研究，并通過(guò)模型試驗(yàn)驗(yàn)證了理論的可靠性。一系列創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生：“人體形”的“八腿變四腿轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)”增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)整體剛度；“米字形”斜撐兩側(cè)增加面內(nèi)支撐，優(yōu)化了分流傳力……這些設(shè)計(jì)不僅解決了技術(shù)難題，還成功刷新了亞洲深水導(dǎo)管架高度和重量的兩項(xiàng)紀(jì)錄。

為了盡量減輕“海基二號(hào)”的重量，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)決定首次嘗試使用420MPa高強(qiáng)鋼。這種鋼材在我國(guó)導(dǎo)管架方面的應(yīng)用還是一片空白。為此，研究總院與鋼鐵研究總院強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，開(kāi)啟了聯(lián)合攻關(guān)的歷程。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)與驗(yàn)證，他們終于成功地將國(guó)產(chǎn)420MPa高強(qiáng)鋼應(yīng)用于“海基二號(hào)”上。這一創(chuàng)新不僅實(shí)現(xiàn)了減重近5000噸的目標(biāo)，還開(kāi)辟了國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)鋼在海洋工程中的新道路。

多專業(yè)協(xié)同保障，守護(hù)深?！皠?dòng)脈”

在深海之下，有兩條看不見(jiàn)的“動(dòng)脈”正默默地為“?？惶?hào)”和“?；?hào)”輸送著養(yǎng)分。這兩條動(dòng)態(tài)管纜不僅承載著油氣的輸送任務(wù)，還連接著兩座平臺(tái)之間的電力供應(yīng)。為了確保它們?cè)跇O端海況下的安全運(yùn)行，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟了多專業(yè)協(xié)同作戰(zhàn)的模式。

面對(duì)復(fù)雜的海況環(huán)境，“海葵一號(hào)”的位移控制成了棘手的問(wèn)題。傳統(tǒng)的位移控制標(biāo)準(zhǔn)在這里顯得力不從心。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)沒(méi)有被固有思維束縛，而是從浮體、系泊和立管等多個(gè)專業(yè)入手，對(duì)不同構(gòu)型參數(shù)下的動(dòng)態(tài)管纜性能進(jìn)行了深入評(píng)估。最終，他們創(chuàng)新性地提出了“系鏈緩波”動(dòng)態(tài)管纜結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，成功將“海葵一號(hào)”在極端臺(tái)風(fēng)下的位移控制要求從傳統(tǒng)的水深15%提高到了28%。這一創(chuàng)新不僅減少了系泊纜的需求，還避免了投資成本的增加。

“立管和浮式平臺(tái)一定要綁在一起做設(shè)計(jì)！”這是研究總院團(tuán)隊(duì)一直遵循的原則。他們深知，只有各專業(yè)之間緊密協(xié)作才能確保項(xiàng)目的成功。因此，在“海葵一號(hào)”和“?；?hào)”的設(shè)計(jì)過(guò)程中，浮體、系泊、立管等多個(gè)專業(yè)團(tuán)隊(duì)始終保持著密切的溝通與協(xié)作。他們共同面對(duì)挑戰(zhàn)、解決問(wèn)題，最終確保了這兩座“大國(guó)重器”的順利投產(chǎn)。

深海夢(mèng)想在延續(xù)

“?？惶?hào)”與“?；?hào)”的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，全面掌握了超300米深海油氣工程一體化成套技術(shù)，使我國(guó)具備了根據(jù)不同油田、不同海域，自主設(shè)計(jì)制造不同類型深水油氣裝備的能力。它們的成功投產(chǎn)，不僅為我國(guó)中深水邊際油田的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)奠定了重要基礎(chǔ)，更展示了我國(guó)海洋科技實(shí)現(xiàn)高水平自立自強(qiáng)的決心和實(shí)力。

未來(lái)，中國(guó)海油的科技工作者們將錨定增儲(chǔ)上產(chǎn)和科技創(chuàng)新，培育和發(fā)展海洋能源新質(zhì)生產(chǎn)力，繼續(xù)挺進(jìn)深海領(lǐng)域，探索更加高效、環(huán)保的油氣開(kāi)發(fā)模式。同時(shí)，他們還將積極推動(dòng)國(guó)產(chǎn)高端裝備在海洋工程中的廣泛應(yīng)用，助力我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展取得新的更大成效。

作者單位 中海油研究總院工程研究設(shè)計(jì)院

知識(shí)鏈接

流花油田是我國(guó)第一個(gè)深水油田，作業(yè)水深324米，探明地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)億噸。油田二次開(kāi)發(fā)項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)首次采用“深水導(dǎo)管架平臺(tái)+圓筒型浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置”開(kāi)發(fā)模式，深水導(dǎo)管架鉆采平臺(tái)進(jìn)行原油開(kāi)采，預(yù)處理后輸送到圓筒型海上油氣加工廠，處理成合格的原油儲(chǔ)存、外輸。這種開(kāi)發(fā)模式能夠大幅提高采收率，將油田生產(chǎn)壽命延長(zhǎng)近30年，為我國(guó)深水油氣田高效開(kāi)發(fā)提供了全新選擇。