油气开发 挺进深海(深度观察·重大技术装备这样攻关②)
2021年5月,“深海一号”能源站完成全部设备安装工作,具备投产条件。
“深海一号”气田首口开发井开钻。
以上图片均由中国海油提供
2022年4月,习近平总书记连线“深海一号”作业平台时强调:“要推动海洋科技实现高水平自立自强,加强原创性、引领性科技攻关,把装备制造牢牢抓在自己手里,努力用我们自己的装备开发油气资源,提高能源自给率,保障国家能源安全。”
从海南三亚乘坐直升机,记者来到我国首个自营勘探开发的1500米超深水大气田“深海一号”。俯瞰蔚蓝大海,一座黄色的钢铁“巨无霸”巍然矗立:总高度120米,总重量超5万吨,钢铁用量超过7座埃菲尔铁塔,投影面积足有两个足球场大,使用电缆长度800多公里。
它,就是全球首座10万吨级深水半潜式生产储油平台——“深海一号”能源站,也是“深海一号”大气田的枢纽。水深1500米的天然气通过海底管道,源源不断输送到能源站,进行油气水分离处理。
当前,深水已成为全球油气资源的重要接替区。按照国际惯例,一般将水深超过300米海域的油气资源定义为深水油气,1500米水深以上称为超深水。面对超深水海域高压、低温、浪急的复杂海况,在国内尚无先例、经验缺乏的情况下,“深海一号”能源站的建造是如何完成的?又有哪些技术创新和成功应用?记者进行了采访。
屡创纪录,我国海洋石油勘探开发进入1500米超深水时代
登上“深海一号”能源站,仿佛置身一座“机器岛”。它的上部组块密集布局了近200套关键油气处理设备,以及可容纳120人的生活楼,下部浮体由“回”字形底浮箱和4个立柱组成。与其他半潜式平台不同,“深海一号”在4个立柱内分别设置了5000立方米的凝析油舱,开创了立柱储存凝析油的世界先例。
中国海油“深海一号”气田开发项目总经理尤学刚告诉记者,“深海一号”大气田既有天然气又有伴生的凝析油,凝析油年产量达20多万立方米,按照传统开发方式,需要再建一条凝析油海底管线,长度约100公里,成本会增加近10亿元。
2014年,“深海一号”大气田刚发现时,国际油气价格正处低谷,项目能够开发的临界气价比当时的油气价格高20%以上,常规方法难以达到经济开发门槛。在安全可靠的前提下尽可能经济高效,成为项目推进的重要考量。
“能否设计一个平台,既满足气田生产需求,又能暂时储存少量凝析油?”设计团队提出,凝析油可以储存在立柱内,再通过穿梭油轮外输。但这也意味着,项目人员在结构设计上要解决好储油安全、外输作业安全等难题。即便是国外油气公司,此前也从未尝试过。
没有先例,就开创先例!设计团队从零起步、迎难而上:开发新型“脊梁柱”结构,将凝析油舱内结构疲劳寿命提高30倍以上;借鉴保温瓶内胆原理,为油舱量身定制“护体铠甲”,避免立柱遭碰撞漏油;自主研发平台尺度规划软件……
“上部组块、下部浮体、立管、系泊缆等需要通过多次修改和迭代,在平台性能、吃水、抗风、外输等方面达到较好平衡,任何一项变动都会导致工期调整。”“深海一号”气田开发项目浮体部经理吴尧增介绍,团队花了两年左右开展参数分析和模型实验,最终得到满意组合。