首次嘗試300米級(jí)深水導(dǎo)管架平臺(tái)開(kāi)發(fā)模式

　　海基一號(hào)：為深海堡壘打牢“地基”

　　本報(bào)記者 王珍

　　“海基一號(hào)”是我國(guó)自主設(shè)計(jì)的300米級(jí)深水導(dǎo)管架，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)深水導(dǎo)管架設(shè)計(jì)、建造、安裝等技術(shù)質(zhì)的飛躍，對(duì)推動(dòng)海上油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)、保障國(guó)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(guó)自主設(shè)計(jì)建造的亞洲第一深水導(dǎo)管架“海基一號(hào)”在南海東部珠江口盆地海域精準(zhǔn)就位，將服役于我國(guó)陸豐15-1油田開(kāi)發(fā)。

　　這是國(guó)內(nèi)首次嘗試300米級(jí)深水導(dǎo)管架平臺(tái)開(kāi)發(fā)模式，標(biāo)志著我國(guó)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(hào)”的成功應(yīng)用為經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)我國(guó)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(hào)”是一個(gè)“大家伙”：高達(dá)302米，堪比埃菲爾鐵塔，重達(dá)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(jí)深水導(dǎo)管架。為什么要建這么高的導(dǎo)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(dǎo)管架平臺(tái)是海上油氣開(kāi)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(tái)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(kāi)發(fā)裝備，能穩(wěn)穩(wěn)扎根海底，托舉平臺(tái)矗立大洋之上。

　　據(jù)中海油研究總院工程研究設(shè)計(jì)院副院長(zhǎng)付殿福介紹，固定式導(dǎo)管架平臺(tái)通常用于淺水海域油氣資源開(kāi)發(fā)，我國(guó)在200米水深及以上海域通常采用的是“浮式生產(chǎn)平臺(tái)+水下生產(chǎn)系統(tǒng)”開(kāi)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(tái)中，僅有9座導(dǎo)管架高度超過(guò)300米。

　　與“浮式生產(chǎn)平臺(tái)+水下生產(chǎn)系統(tǒng)”開(kāi)發(fā)模式相比，深水導(dǎo)管架平臺(tái)開(kāi)發(fā)模式最大的優(yōu)勢(shì)，是將生產(chǎn)系統(tǒng)從水下搬到了導(dǎo)管架平臺(tái)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(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(jì)、建造難度也隨之加大。

　　一般來(lái)說(shuō)，為了對(duì)抗更大的環(huán)境荷載，需要使用更多的鋼材來(lái)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(duì)應(yīng)的就是大跨度和大噸位吊裝。受國(guó)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?hào)’量身制定‘瘦身’方案，通過(guò)浮動(dòng)式下水桁架、超大尺寸X撐結(jié)構(gòu)等創(chuàng)新設(shè)計(jì)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，精簡(jiǎn)導(dǎo)管架水平層數(shù)量，最大化發(fā)揮鋼材性能，使平臺(tái)重量?jī)?yōu)化至3萬(wàn)噸。”付殿福告訴記者，“海基一號(hào)”比此前國(guó)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(huì)發(fā)生移動(dòng)、無(wú)法平穩(wěn)固定等難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了數(shù)值模擬，并對(duì)沙坡沙脊進(jìn)行了為期2年的運(yùn)移監(jiān)測(cè)，掌握了其運(yùn)移規(guī)律，并專門(mén)為“海基一號(hào)”設(shè)計(jì)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(duì)海洋環(huán)境有著較為苛刻的要求，適合安裝導(dǎo)管架的時(shí)機(jī)非常難得。為了在有限的時(shí)間內(nèi)完成“海基一號(hào)”的海上安裝，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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(yīng)用下水姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使“海基一號(hào)”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(dǎo)管架。

　　為確保“海基一號(hào)”能夠在20年服役期內(nèi)安全運(yùn)行，在運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面，“海基一號(hào)”導(dǎo)管架首次設(shè)置了應(yīng)力級(jí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的數(shù)字孿生系統(tǒng)。“也就是說(shuō)，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(jì)、大尺度大噸位結(jié)構(gòu)多臺(tái)吊機(jī)聯(lián)合吊裝……“海基一號(hào)”10余項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，讓我國(guó)深水導(dǎo)管架設(shè)計(jì)建造技術(shù)從基礎(chǔ)理論、結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計(jì)理念、施工工藝到運(yùn)行維護(hù)等，實(shí)現(xiàn)了全方位的提升。

　　近期，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行“海基一號(hào)”平臺(tái)上部組塊安裝的準(zhǔn)備工作，平臺(tái)整體建成后將刷新我國(guó)海上原油生產(chǎn)平臺(tái)的重量紀(jì)錄。