在今年的國家科技獎勵大會上，由中國海洋石油總公司組織國內(nèi)百多家單位、歷時近6年完成的“超深水半潛式鉆井平臺研發(fā)與應(yīng)用”項目獲得2014年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎，這是我國海洋石油工業(yè)迄今為止獲得的最高科技獎項。
對于超深水鉆井平臺來說，獲此殊榮可謂是實至名歸。這座由我國自主設(shè)計、建造的首座第六代超深水半潛式鉆井平臺將我國大型海洋裝備建造水平由第三梯隊推入了世界先進(jìn)行列。
中國海洋石油總公司董事長王宜林說，“超深水鉆井平臺的研制成功及投入使用，標(biāo)志著中國正式挺進(jìn)海洋深水石油開發(fā)新領(lǐng)域，對保障中國能源安全、維護(hù)領(lǐng)海主權(quán)、建設(shè)海洋強國具有重要的戰(zhàn)略意義。”
向深水開發(fā)挺進(jìn)
國際上一般將水深超過300米的海域定義為深水，水深1500米以上的海域稱為超深水。受技術(shù)水平限制，中國曾經(jīng)只能徘徊在深水油氣資源開發(fā)的門檻之外
如今的“超深水鉆井平臺”恍若一個龐然大物，有45層樓高，面積有一個足球場大，重3萬噸；又像科幻電影中的變形金剛，能穩(wěn)穩(wěn)地停在海面上，觸角可以伸向3000米深的海底，鉆進(jìn)1萬多米深的地層，基本可以覆蓋南海地區(qū)。
在同一家族中，它還有海洋石油201、海洋石油708等“五個弟兄”，各有特異功能，有的像八爪魚一樣趴在海面，12個觸角如同千里眼順風(fēng)耳，可以將海底所經(jīng)的地形變成全息圖像；有的能看到海底蘊藏的寶藏，有的能抓起4000噸物體，準(zhǔn)確地將管道、電纜放置到海底，能像做針線活一樣細(xì)致……
“兄弟齊心，其利斷金”，以“超深水鉆井平臺”為旗艦組建的這支“深水艦隊”已經(jīng)成為我國深水油氣資源勘探開發(fā)的一把利器。
然而這支艦隊組建之前，受技術(shù)水平限制，中國只能徘徊在深水（國際上一般將水深超過300米的海域定義為深水，水深1500米以上的海域稱為超深水）油氣資源開發(fā)的門檻之外。中國海油深水鉆井船工程項目組總經(jīng)理林瑤生告訴《經(jīng)濟(jì)日報》記者，“深水油氣勘探開發(fā)被少數(shù)國際大石油公司壟斷，在‘超深水鉆井平臺’交付之前，我國自主制造的勘探開發(fā)裝備，主要局限在水深不到300米的海域，在深水區(qū)域的開發(fā)處于起步階段。”
我國南海油氣資源極為豐富，油氣資源儲量約占我國油氣總資源量的三分之一，但其中70%蘊藏于153.7平方公里的深海海域，因為沒有大型深水鉆井設(shè)備，只能眼睜睜地看著我國南海珍貴的油氣資源被人開采。中國工程院院士、中國海洋石油總公司總技術(shù)顧問周守為說，“南海石油是主權(quán)油，能開采我們自己的石油，就等于維護(hù)了我們的主權(quán)。”
當(dāng)前，深水已成為全球油氣資源勘探的熱點區(qū)域。2000年以來全世界新增的油氣發(fā)現(xiàn)中，大約70%油氣新發(fā)現(xiàn)來自海上，其中深水區(qū)塊的油氣發(fā)現(xiàn)占全世界新增發(fā)現(xiàn)資源的50%左右。
早在2002年，中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院、上海交通大學(xué)等單位啟動了“新型多功能半潛式鉆井平臺研制”，開始跟蹤了解當(dāng)時國際上最先進(jìn)的設(shè)計水準(zhǔn)和要攻克的關(guān)鍵技術(shù)。2006年中國海油啟動“超深水鉆井平臺”項目，2008年正式開工建造，2010年2月26日建成出塢下水，2012年5月9日，“超深水鉆井平臺”在南海開鉆超深水井，并成功鉆探到水下1500米深度。
中國海洋石油人在深水半潛式鉆井平臺領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從第二代到第六代的跨越式發(fā)展，挺進(jìn)了國際深水勘探開發(fā)俱樂部行列。
破除技術(shù)“堅冰”
與世界上類似平臺對比，從設(shè)計的安全性、動力定位、鉆井效率以及自動化程度等方面考慮，“超深水鉆井平臺”處于世界領(lǐng)先水平
然而，向深海挺進(jìn)談何容易。業(yè)內(nèi)人士都清楚，300米水深是分界點，此后，隨著水深的增加，油氣勘探開發(fā)技術(shù)難度和投入呈幾何倍數(shù)增長。
南海深水區(qū)的勘采難度更是如此。據(jù)介紹，不同于墨西哥灣氣候溫和、海底平坦，南海深水區(qū)無風(fēng)三尺浪，臺風(fēng)多，海底坡度大、地形崎嶇，存在內(nèi)波流——一種因海水密度、質(zhì)量差異形成的海洋流。南海的內(nèi)波流最快速度可達(dá)到2米/秒，能量巨大，幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可將一座大型的輪船移位幾十公里。環(huán)境條件如此惡劣復(fù)雜的南海，無疑對設(shè)計帶來巨大挑戰(zhàn)，對建造質(zhì)量的要求幾近苛刻。
“海洋深水油氣勘探極其復(fù)雜，這一活動的背后，往往是國家之間工業(yè)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等深層次的競爭。”中國海油深水工程重點實驗室副主任謝彬說。據(jù)介紹，海洋油氣開采成本是陸地開采的6倍至10倍，最貴的深水井鉆井費用高達(dá)1億美元。這么多錢投進(jìn)去，如何保證打井的成功率？如何保障井位誤差不超過1米？又如何提高技術(shù)含量、降低成本？
一系列技術(shù)“堅冰”擋在中國海洋石油人面前。
“中國海油30多年的發(fā)展史實際上是一部科技進(jìn)步史。”中國海洋石油總公司董事長王宜林表示。當(dāng)那些“大胡子”、“洋鬼子”用異樣的目光審視著中方員工時，致力于建設(shè)中國海洋石油工業(yè)體系的中國海油人暗下決心，一定要自強。
正是在這樣的決心驅(qū)使下，中國海油人攻克了一個又一個技術(shù)難關(guān)。最讓謝彬難以忘懷的是，如何在深水區(qū)準(zhǔn)確定位。“南海海洋環(huán)境特殊，不僅存在18級的強臺風(fēng)，而且存在號稱‘水下魔鬼’的內(nèi)波。在這樣的環(huán)境下要準(zhǔn)確地找到井口位置，必須保證整個平臺紋絲不動，而要做到這一點，難度極大。”謝彬說。
謝彬介紹，如何讓風(fēng)浪產(chǎn)生的作用力與推進(jìn)器產(chǎn)生的反作用力保持平衡，需要精確的計算。單是這個環(huán)節(jié)往往要采用200年一遇的環(huán)境參數(shù)，幾個研究人員沒日沒夜地花上好幾天功夫去進(jìn)行大量的計算和模擬分析。經(jīng)過刻苦攻關(guān)，研究人員最終確定了錨泊定位系統(tǒng)和DP3動力定位系統(tǒng)組合的定位系統(tǒng)方案，形成了適合“超深水鉆井平臺”的定位系統(tǒng)。
目前，該組合定位系統(tǒng)是世界上最先進(jìn)的動力定位技術(shù)，能讓“超深水鉆井平臺”成為驚濤駭浪中的“定海神針”，確保平臺全天候作業(yè)。
組合定位系統(tǒng)并非是“超深水鉆井平臺”唯一讓人稱道的地方。“它還首次突破半潛式平臺可變載荷9000噸，為世界半潛式平臺之最，大大提高了遠(yuǎn)海作業(yè)能力。同時在安全性方面，也首次采用了最先進(jìn)的本質(zhì)安全型水下防噴器系統(tǒng)。在緊急情況下可自動關(guān)閉井口，能有效防止事故的發(fā)生。”謝彬說。
林瑤生表示，與世界上類似平臺對比，從設(shè)計的安全性、動力定位、鉆井效率以及自動化程度等方面考慮，“超深水鉆井平臺”處于世界領(lǐng)先水平，足以躋身世界前三名。
帶動裝備業(yè)提速
中國海洋油氣正在進(jìn)軍深水，可以預(yù)計，未來我國的深水油氣業(yè)、深水裝備制造業(yè)將得到更大更好的發(fā)展
“超深水平臺”的成功研制即投入使用，吹響中國進(jìn)軍深海的號角。自2012年在南海首鉆以來，已先后鉆井17口、完井4口。特別是2014年8月18日，該鉆井平臺在陵水17-2測試獲得高產(chǎn)油氣流，創(chuàng)造了中國海油自營氣井測試日產(chǎn)量最高紀(jì)錄。“陵水17-2的發(fā)現(xiàn)，讓世界看到，在全球深水油氣勘探格局中，我國已占有一席之地。”林瑤生對此心感驕傲。
不僅如此，“超深水鉆井平臺”的拉動效應(yīng)正在發(fā)酵。實際上，作為中央企業(yè)，建設(shè)“超深水鉆井平臺”之初，中國海油便考慮借此機會帶動國內(nèi)裝備業(yè)發(fā)展。
錨鏈便是其中的一個典型。生產(chǎn)R5級系泊鏈之前，我國在系泊鏈生產(chǎn)上以R3、R4級為主。平臺項目組考慮到R4級錨鏈不能滿足設(shè)計需要，便聯(lián)系到國內(nèi)相關(guān)錨鏈企業(yè)，提出技術(shù)要求，邀請對方進(jìn)行R5級錨鏈的研制。如今，歷經(jīng)多次強臺風(fēng)考驗的R5級系泊鏈已經(jīng)逐漸被國際油公司所認(rèn)可，“超深水鉆井平臺”也成了R5級錨鏈的一張活的宣傳“名片”。
林瑤生告訴記者，除錨鏈外，平臺是由外高橋造船廠制造，以及水密門、鉆井泵等均由國內(nèi)廠商提供，鑒于“超深水鉆井平臺”在南海惡劣海況中超深水作業(yè)，這些廠商也一躍在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)入國際先進(jìn)水平。
得益于國內(nèi)深水油氣資源的開發(fā)，這些國內(nèi)深水設(shè)備制造商們有了一條相對容易的跨越之路。“通過‘超深水鉆井平臺’的設(shè)計建造，國內(nèi)上百家承包商參與平臺設(shè)計建造，增強了造船、機械、鋼鐵、電子等行業(yè)的整體技術(shù)能力和國際競爭力，培養(yǎng)和鍛煉了上千名深水技術(shù)人才。”林瑤生說。
眼下，中國海洋油氣正在進(jìn)軍深水，可以預(yù)計，未來我國的深水油氣業(yè)、深水裝備制造業(yè)將得到更大更好的發(fā)展。
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