首次嘗試300米級深水導管架平臺開發(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”是我國自主設計的300米級深水導管架，實現(xiàn)了我國深水導管架設計、建造、安裝等技術質(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油田開發(fā)。

　　這是國內(nèi)首次嘗試300米級深水導管架平臺開發(fā)模式，標志著我國深水超大型導管架成套關鍵技術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302米，堪比埃菲爾鐵塔，重達3萬噸，所用鋼材可制造1艘中型航空母艦，是亞洲首例300米級深水導管架。為什么要建這么高的導管架，建這么一個“大家伙”到底有多難呢？

　　記者了解到，固定式導管架平臺是海上油氣開發(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(nèi)應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計院副院長付殿福介紹，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)千座導管架生產(chǎn)平臺中，僅有9座導管架高度超過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構的強度。這就意味著，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。受國內(nèi)施工資源和經(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(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撐結構等創(chuàng)新設計，優(yōu)化結構，精簡導管架水平層數(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，項目團隊開展了數(shù)值模擬，并對沙坡沙脊進行了為期2年的運移監(jiān)測，掌握了其運移規(guī)律，并專門為“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)境有著較為苛刻的要求，適合安裝導管架的時機非常難得。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管架。

　　為確保“海基一號”能夠在20年服役期內(nèi)安全運行，在運營維護方面，“海基一號”導管架首次設置了應力級在線監(jiān)測系統(tǒng)，并以此為基礎開發(fā)相應的數(shù)字孿生系統(tǒng)。“也就是說，技術人員不用下水，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余項技術創(chuàng)新，讓我國深水導管架設計建造技術從基礎理論、結構型式、設計理念、施工工藝到運行維護等，實現(xiàn)了全方位的提升。

　　近期，項目團隊正在進行“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。