首次嘗試300米級深水導(dǎo)管架平臺開發(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(shè)計的300米級深水導(dǎo)管架，實現(xiàn)了我國深水導(dǎo)管架設(shè)計、建造、安裝等技術(shù)質(zhì)的飛躍，對推動海上油氣增儲上產(chǎn)、保障國家能源安全具有重要戰(zhàn)略意義。

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

　　這是國內(nèi)首次嘗試300米級深水導(dǎo)管架平臺開發(fā)模式，標(biāo)志著我國深水超大型導(dǎo)管架成套關(guān)鍵技術(shù)和安裝能力達(dá)到世界一流水平。“海基一號”的成功應(yīng)用為經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)我國200至400米水深海域的油氣資源開拓了一條新路。

　　“海基一號”是一個“大家伙”：高達(dá)302米，堪比埃菲爾鐵塔，重達(dá)3萬噸，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(dǎo)管架。為什么要建這么高的導(dǎo)管架，建這么一個“大家伙”到底有多難呢？

　　記者了解到，固定式導(dǎo)管架平臺是海上油氣開發(fā)最基礎(chǔ)的形式，主要由導(dǎo)管架、樁腿和上部模塊三部分組成。導(dǎo)管架就相當(dāng)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(nèi)應(yīng)用最廣泛的海洋油氣開發(fā)裝備，能穩(wěn)穩(wěn)扎根海底，托舉平臺矗立大洋之上。

　　據(jù)中海油研究總院工程研究設(shè)計院副院長付殿福介紹，固定式導(dǎo)管架平臺通常用于淺水海域油氣資源開發(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(tǒng)”開發(fā)模式。目前，在世界范圍內(nèi)數(shù)千座導(dǎo)管架生產(chǎn)平臺中，僅有9座導(dǎo)管架高度超過300米。

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

　　然而，隨著水深的增加，導(dǎo)管架所受環(huán)境荷載迅速增加，設(shè)計、建造難度也隨之加大。

　　一般來說，為了對抗更大的環(huán)境荷載，需要使用更多的鋼材來增加結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。這就意味著，導(dǎo)管架的尺寸要變大，大尺寸對應(yīng)的就是大跨度和大噸位吊裝。受國內(nèi)施工資源和經(jīng)濟(jì)成本的限制，決定了必須將導(dǎo)管架的重量控制在合理范圍內(nèi)。

　　如何解決這一難題？“我們?yōu)椤；惶枴可碇贫ā萆怼桨福ㄟ^浮動式下水桁架、超大尺寸X撐結(jié)構(gòu)等創(chuàng)新設(shè)計，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，精簡導(dǎo)管架水平層數(shù)量，最大化發(fā)揮鋼材性能，使平臺重量優(yōu)化至3萬噸。”付殿福告訴記者，“海基一號”比此前國內(nèi)最高的導(dǎo)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發(fā)生移動、無法平穩(wěn)固定等難題，項目團(tuán)隊開展了數(shù)值模擬，并對沙坡沙脊進(jìn)行了為期2年的運(yùn)移監(jiān)測，掌握了其運(yùn)移規(guī)律，并專門為“海基一號”設(shè)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)境有著較為苛刻的要求，適合安裝導(dǎo)管架的時機(jī)非常難得。為了在有限的時間內(nèi)完成“海基一號”的海上安裝，項目團(tuán)隊首創(chuàng)“三主作業(yè)船”聯(lián)合施工模式，通過三條作業(yè)船間的緊密配合，大大提升了安裝效率。同時首次應(yīng)用下水姿態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，使“海基一號”成為全球首個在深水巨型沙坡場址完成高精度安裝就位的導(dǎo)管架。

　　為確保“海基一號”能夠在20年服役期內(nèi)安全運(yùn)行，在運(yùn)營維護(hù)方面，“海基一號”導(dǎo)管架首次設(shè)置了應(yīng)力級在線監(jiān)測系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)開發(fā)相應(yīng)的數(shù)字孿生系統(tǒng)。“也就是說，技術(shù)人員不用下水，就可以知道導(dǎo)管架水面以下的工作狀態(tài)。”付殿福告訴記者。

　　創(chuàng)新應(yīng)用封艙隔板設(shè)計、大尺度大噸位結(jié)構(gòu)多臺吊機(jī)聯(lián)合吊裝……“海基一號”10余項技術(shù)創(chuàng)新，讓我國深水導(dǎo)管架設(shè)計建造技術(shù)從基礎(chǔ)理論、結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計理念、施工工藝到運(yùn)行維護(hù)等，實現(xiàn)了全方位的提升。

　　近期，項目團(tuán)隊正在進(jìn)行“海基一號”平臺上部組塊安裝的準(zhǔn)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(jì)錄。