深海盛开“海葵花”
探访亚洲首艘圆筒型浮式生产储卸油装置
中央纪委国家监委网站 王珍 通讯员 牟银滔
“海葵一号”浮装作业现场。
工作人员对“海葵一号”内部进行安全检查。
水下机器人即将入水开展作业。
作业人员进行“海葵一号”锚缆回接挂扣。
扎根深海的“海葵一号”与“海基二号”导管架平台遥遥相望，投产后将共同服役于流花油田。 中国海油深圳分公司 供图
南海深处，在距离深圳东南约240公里的流花油田海域，“海葵一号”如同一朵盛开的葵花绽放于深海之上，与亚洲第一深水导管架平台“海基二号”遥遥相望。
“海葵一号”，我国自主设计建造的亚洲首艘圆筒型FPSO（浮式生产储卸油装置），是集原油生产、储存、外输等功能于一体的高端海洋装备，由近60万个零部件组成，总重近3.7万吨，相当于3万辆小汽车，最大直径约90米，高度接近30层楼，主甲板面积相当于13个标准篮球场，最大储油量达6万吨，每天能处理约5600吨原油。
从一纸方案到建造完成，再到海上安家，这一国之重器有何与众不同、经历了哪些“千锤百炼”？又将如何服务于深水油气开发？我们一起走近“海葵一号”。
锻造重器——
创下建造周期最短的世界纪录
随着世界海洋油气开发向深远海发展，铺设长距离油气管道的成本越来越高、风险也越来越大。解决这一难题最有效的途径，就是在海上建设FPSO。
FPSO是集油气生产、储存、外输于一体的“海上油气加工厂”。目前，我国已成为全球最大的FPSO制造与应用国之一，所拥有的FPSO数量与总吨位均居世界前列，自北向南分布于我国广袤海域中，支撑着我国海洋石油近80%的产能。
以往，我国的FPSO主要是船型结构，为什么要把“海葵一号”设计成圆筒型呢？“相对传统的船型，圆筒型体型更小，空间更紧凑，储油效率明显提高，并具有抵御恶劣海况能力强、钢材用量少、经济适用性高等显著优势。国际上此前共有6艘圆筒型FPSO，‘海葵一号’是首艘应用于亚洲海域的圆筒型FPSO。”中国海油深圳分公司流花油田开发项目副总经理王火平介绍说，“而且圆筒型FPSO不需要复杂的单点系泊系统，相比船型FPSO可回接的管缆数量更多，更小吨位即可实现安全作业要求，是将来深水油气开发装备的重要发展方向。”
历经近十年的研究和设计，2022年3月，“海葵一号”在青岛开工。顾名思义，圆筒型FPSO拥有大直径的圆柱形筒身，船体内可储存原油，船体甲板上方搭载生活楼、处理设施、发电设施、外输系统等。其生产工艺和整体构造非常复杂，在相当程度上体现了一个国家的海洋工程综合实力。它究竟是怎么一步步建造起来的呢？
“海葵一号”设计经理冯丽梅告诉记者，第一步是将近60万个零部件，组装成123个船体分段和8个上部模块；第二步是将所有分段进行合拢，完成船体建造；第三步是将上部模块和船体进行总装集成，实现整体功能融为一体；第四步是对60个大系统、310个子系统进行联合调试，使“海葵一号”具备完工交付条件。
“海葵一号”在数字化智能化、绿色低碳环保等方面应用了先进的设计理念，其自主化、国产化水平都实现了重要突破。“我们自主研制海陆一体化智能中控系统，在台风来临时可切换到智能模式，实现无人化生产，为海上油田的智能化建设提供一种全新模式。同时，国内首次在海洋平台采用新型天然气脱硫装置和双燃料发电机，可以充分利用油田伴生气，有效提升了项目的绿色节能水平。大容量液压潜没泵等一系列关键装备也都实现了国产化。”冯丽梅说。
2024年4月26日，“海葵一号”在青岛建造完工。几天后，开始离港、起运，一路向南，踏上1300多海里的征途。这是众人翘首以盼的时刻，不少为之付出心血的人早早来到码头，目送其远去。
“海葵一号”历时两年的建造周期，较国际同类型装备缩短了近一半，创造了建造周期最短的世界纪录。
水下“接龙”——
精准回接让“海葵一号”在深海站稳脚跟
6月1日，王火平登上“海葵一号”已经10天了，一直饱受南海内波流、大风、暴雨等复杂海况的困扰。作为海上安装作业的负责人，他正与现场170多名工程师和工人致力于锚缆的回接作业。
据了解，未加固定的浮式生产装备像是“无根浮萍”，受洋流影响四处运动无法正常工作。“‘海葵一号’要在海上开采油气，首先要在深海站稳脚跟，锚缆回接是其中的关键环节。”王火平介绍。
简单来说，锚缆回接就是将之前预铺设在海底的锚腿与“海葵一号”上布设的牵引链连接起来，从而将“海葵一号”牢牢固定在设计位置。然而，看起来简单的系泊安装背后，却涉及复杂设计计算、装备技术能力、恶劣海况施工等多重技术挑战，是世界级海洋工程难题之一。
“这是国内首次对圆筒型海洋装备进行海上安装，由于圆筒型结构重心高、稳定性差，很容易发生旋转，我们采用多点系泊形式，使用12根分别长达2570米的高强度系泊缆，从东北、东南、西北三个方向提供稳定的系泊力，将‘海葵一号’牢牢固定在海底。”王火平说，“海葵一号”采用国内入泥最深、系泊载荷最大的吸力锚，每根锚缆能承受高达2300吨的拉力，相当于1500多辆小轿车的重量，即便遭遇百年一遇的恶劣海况也可以稳稳扎根海床上。
彼时，“海葵一号”正被三艘拖轮从三个方向拖拽着，形成稳定的三角形结构，进行精准定位。主作业船“海洋石油291”位于两艘拖轮之间，甲板上，施工团队忙而有序地在轰鸣的机器中穿梭，所有人的注意力都在这场“抢时赛”上。
“工程所在海域水深达324米，风向多变、海况复杂，对施工技术要求极高。”守在船上的资深工程师王德洋对记者说，“作业过程可以形象地比喻为水下‘接龙’，回接前首先要将‘拴马桩’一样的吸力锚，穿过324米的海水打入海床以下21米，确保牢固扎根。回接时需要操作水下机器人，在阳光都照不到的海底进行精准作业，作业过程受强对流天气和南海内波流等叠加影响，对安装技术提出了极大挑战。”
与甲板的喧嚣不同，水下机器人控制室内静得能听到呼吸声。监控屏幕上展示着300多米深的海底情况，“水下机器人监督”崔相鲁带领团队操纵着机器人在波涛汹涌的大海里“穿针引线”。在水下机器人的“协助”下，施工团队将提前铺设在海底的锚链逐根捞起，并与“海葵一号”上预留的牵引链进行“接龙”。
6月2日上午，首根锚缆回接成功！这给现场工程师们注入了一剂强心针。“这证实锚缆的回接方案非常有效。”王火平说，但他们不敢有丝毫松懈。
6月10日中午，随着最后一根系泊锚缆牢牢地锁紧固定，“海葵一号”锚缆回接作业顺利完成，12根锚缆像12条巨龙般将这一巨型“海上油气加工厂”牢牢固定在深海，作业效率和回接精度均达到国际先进水平。
“以柔克刚”——
为深水装备穿上“中国装”
圆筒型FPSO吃水小，尺度和受载面积大，环境载荷是同等吨位船型FPSO的2倍以上，系泊缆张力较大。若采用常规FPSO的“锚链-钢缆”系泊方式，“海葵一号”需要21根系泊缆。但实际上，“海葵一号”仅使用了12根锚缆。其背后奥秘是，创新采用了更“软”的系泊材质。
据介绍，“海葵一号”的锚腿由多段锚链、聚酯缆连接而成。其中，聚酯缆以高强聚酯涤纶绳为内芯，外部编织耐磨涤纶外套，10万多根纤维组成一根整绳，直径仅274毫米。相比传统钢缆，聚酯缆重量轻、成本低，且耐腐蚀、强度高，在受力时可产生一定的弹性变形，有利于缓解和吸收波浪耦合作用，达到“以柔克刚”的效果。
“全部12条锚链和4条聚酯缆均为国产锚链和国产聚酯缆的首次规模化应用，有效推动了我国深海锚泊系统设计、制造和安装技术取得全方位突破。”王火平介绍。
不仅如此，“海葵一号”按100年一遇超强台风工况设计，高度集成了超700台关键设备，这些设备中约九成都是由我国自主设计制造的。其中，我国自研的中控系统、海洋一体化监测系统等技术和设备，均为在圆筒型FPSO上的首次应用，实现了关键设备自主研发应用的重要突破。
2.5公里外，早已在此矗立的亚洲第一深水导管架平台“海基二号”全程见证着这位新伙伴“上岗”。据介绍，“海基二号”的总高度达428米，总重量超5万吨，刷新海上原油生产平台高度和重量两项亚洲纪录，共设生产井24口，搭载了原油工艺和外输系统、生产水处理系统及电力供应系统等300余套设备，可实现远程水下井口控制、智能油气开采、台风生产模式等功能。
后续，“海葵一号”将与“海基二号”平台陆续开展联合调试等工作，投产后一起服役于我国第一个深水油田——流花油田的二次开发项目，创新形成“深水导管架平台+圆筒型FPSO”开发模式。与以往深水油气田采用的水下生产系统开发模式相比，其采收率大幅提高，可将油田生产寿命延长近30年，同时却能大幅降低开发成本，为我国深水油气田开发提供了一种新模式。
“‘海葵一号’、‘海基二号’两座设施均创亚洲纪录，攻克了圆筒型浮式生产装备一体化系统、超大型海洋平台轻量化设计等系列技术难题，形成了两项世界首创、十余项国内首创技术，工程建设整体达到世界先进水平。”王火平说。
中国海油深圳分公司流花油田总经理江俊达表示，流花油田位于南海深水区，由于其特殊的地理位置，每年受台风影响关停时间超过7天，造成原油产量损失超过8万吨。依托“海葵一号”、“海基二号”，中国海油首次在深水油田新项目中采用台风无人生产工艺，可在陆地远程操控生产，具备极端工况下的安全关停、海管置换、恢复生产等功能，极大地保障台风期间油田安全平稳运行。
据悉，我国300米以上的深水区域蕴藏着丰富的油气资源，逐渐成为海洋油气开发的重要战场。近年来，中国海油依托重大工程项目，牵头联合国内知名高校、科研院所和企业，采取“产、学、研、用”相结合、工程项目与科研项目紧密结合的科技创新模式，突破了一系列关键技术，全类型深水油气装备自主建设能力得到大幅提升。
中国企业新闻网摘编：亓淦玉 |
