南海深水油氣勘探開(kāi)發(fā)裝備

中國(guó)海洋石油總公司 何繼強(qiáng)

海洋作為全球油氣資源開(kāi)發(fā)的新領(lǐng)域，已成為全球油氣資源重要的接替區(qū)，開(kāi)發(fā)海洋油氣資源特別是深水油氣資源已作為國(guó)家的重要戰(zhàn)略舉措之一。海洋油氣資源的開(kāi)發(fā)利用需要先進(jìn)的海洋工程技術(shù)和裝備作支撐。要具備深水油氣勘探開(kāi)發(fā)能力，必須配置以下深水海洋工程裝備：深水半潛式鉆井平臺(tái)需具備3000米水深的油田鉆井作業(yè)能力；深水三用工作船為深水半潛式鉆井平臺(tái)作業(yè)提供多種輔助工程服務(wù)；深水物探船能為深水油氣地質(zhì)評(píng)價(jià)提供實(shí)地探測(cè)及三維地震資料信息；深水勘察船能為提供3000作業(yè)水深海區(qū)水文環(huán)境、工程物探和工程地質(zhì)基礎(chǔ)資料；深水鋪管起重船能為深水作業(yè)海區(qū)提供深水鋪管作業(yè)和大型海上結(jié)構(gòu)物工程安裝。

深水半潛式鉆井平臺(tái)

半潛式鉆井平臺(tái)主要由浮體、立柱和工作平臺(tái)三大部分組成。浮體提供半潛式鉆井平臺(tái)的大部分浮力。立柱用于連接工作平臺(tái)和浮體，支撐工作平臺(tái)。工作平臺(tái)即上部結(jié)構(gòu)，用于布置鉆井設(shè)備、鉆井器材、起吊設(shè)備、直升式平臺(tái)、安全救生、人員生活設(shè)施以及動(dòng)力、通訊和導(dǎo)航等設(shè)備。半潛式鉆井平臺(tái)在深海水域能充分顯示出它的優(yōu)越性，特別是在采用動(dòng)力定位系統(tǒng)后。

深水半潛式鉆井平臺(tái)的可變載荷是衡量鉆井平臺(tái)性能的重要指標(biāo)。深水半潛式鉆井平臺(tái)采用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化平臺(tái)外形結(jié)構(gòu)型式，簡(jiǎn)化立柱撐桿和節(jié)點(diǎn)型式，應(yīng)用高強(qiáng)度鋼、甚高強(qiáng)度鋼的技術(shù)，相對(duì)減輕平臺(tái)自重，可變載荷可得到顯著增加，以適應(yīng)更大的工作水深和遠(yuǎn)海鉆深。

采用動(dòng)力定位輔助加錨系泊定位或純動(dòng)力定位，都將消耗大量的能源，采用自動(dòng)化和智能化的設(shè)備，在減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率和安全性的同時(shí)，也需要提高鉆井平臺(tái)裝機(jī)總功率，深水半潛式鉆井平臺(tái)的裝機(jī)總功率有明顯上升的趨勢(shì)。

深海半潛式鉆井平臺(tái)裝備的新一代的鉆井設(shè)備、動(dòng)力定位設(shè)備和電力設(shè)備，監(jiān)測(cè)報(bào)警、救生消防、通訊聯(lián)絡(luò)等設(shè)備及輔助設(shè)施都在增強(qiáng)與改善，平臺(tái)鉆井作業(yè)的自動(dòng)化、智能化、效率和安全性能等也都在顯著提高。

深海半潛平臺(tái)配備大功率的主推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)和高精度動(dòng)力定位系統(tǒng)（DPS-3），動(dòng)力定位采用先進(jìn)的局部聲納定位系統(tǒng)和差分全球定位系統(tǒng)（DGPS）等。

深水半潛式鉆井平臺(tái)應(yīng)具有如下主要技術(shù)要求：

（1）深水鉆井船的作業(yè)水深在1000米至3050米；

（2）作業(yè)效率高，一般配備雙套鉆井設(shè)備；

（3）可變載荷大，作業(yè)狀態(tài)下的可變載荷均在6000噸以上；

（4）甲板面積大，儲(chǔ)藏能力強(qiáng)，一次裝載能夠滿足一口井所需的所有材料；

（5）動(dòng)力設(shè)備功率大，能滿足連續(xù)大負(fù)荷作業(yè)的要求；

（6）環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)全球各海域；

（7）配備動(dòng)力定位系統(tǒng)和錨泊定位系統(tǒng)。

深水三用工作船

深水三用工作船是一艘為深海石油和天然氣勘探開(kāi)采平臺(tái)、工程建筑設(shè)施等提供多種作業(yè)和服務(wù)的多功能深水三用工作船。主要從事：我國(guó)南中國(guó)海油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)，深水石油平臺(tái)的拋起錨、拖航、供應(yīng)服務(wù)和守護(hù)值班、水下工程設(shè)備安裝支持等工程作業(yè)和服務(wù)，航行于無(wú)限航區(qū)。滿足3000米水深作業(yè)要求，抗風(fēng)能力達(dá)到12級(jí)。

船舶能低速巡航于海上深水石油平臺(tái)、深水工程作業(yè)船舶附近，隨時(shí)隨地聽(tīng)候調(diào)遣。船舶主要用于：進(jìn)行超深水拋起錨作業(yè)，提供快速高效的拋起錨作業(yè)服務(wù)；拖曳大型深水石油平臺(tái)和深水工程作業(yè)船舶，是大型海洋工程建筑遠(yuǎn)距離拖航的主拖船；能運(yùn)送和供應(yīng)多種作業(yè)設(shè)備和器材、甲板物資、油水和材料，如：鉆井物資和器材、鉆井鋼管、散裝水泥、鉆井水、鉆井泥漿、淡水、鹽水、基礎(chǔ)油劑、燃料油、輕柴油及生活用品等；能進(jìn)行深水平臺(tái)守護(hù)值班，營(yíng)救和救助作業(yè)服務(wù)，能搭載獲救人員200人；具有對(duì)大型深水石油平臺(tái)、深水工程作業(yè)船舶進(jìn)行二級(jí)對(duì)外消防滅火作業(yè)能力；能進(jìn)行海面浮油回收、海面消除油污作業(yè)和井位防污染控制；具有二級(jí)動(dòng)力定位能力；為海洋石油工程水下作業(yè)提供多種支持、輔助作業(yè)和后勤保障服務(wù)。船舶滿足中國(guó)船級(jí)社（CCS）對(duì)拋起錨船、遠(yuǎn)洋拖船、近海供應(yīng)船、油田守護(hù)船、二級(jí)消防船、浮油回收船、二級(jí)動(dòng)力定位船和環(huán)保型船的有關(guān)要求。

深水三用工作船作為一艘為深海石油和天然氣勘探、開(kāi)采平臺(tái)工程建筑設(shè)施等提供多種服務(wù)的多功能深水起拋錨/拖帶/供應(yīng)三用工作船，主要功能特點(diǎn)和用途如下：

（1）在3000米深水以內(nèi)，為海洋石油移動(dòng)式鉆井平臺(tái)和浮式裝置的錨、錨泊系纜系統(tǒng)包括鋼纜、錨鏈或合成化纖纜的提供起拋錨、移位、就位等作業(yè)服務(wù)。

（2）具有足夠大的液體貨艙，以及有關(guān)散料和甲板貨物的裝載運(yùn)輸供應(yīng)能力，能為海上鉆井平臺(tái)供應(yīng)鉆井物資、鉆井鋼管、散裝水泥、鉆井泥漿、鉆井水、鹽水、基礎(chǔ)油、輕柴油、淡水等。

（3）能作為鉆井、采油、修井作業(yè)等各類(lèi)平臺(tái)或海上其它大型漂浮物遠(yuǎn)距離拖航的主拖船，執(zhí)行海上遠(yuǎn)距離拖帶作業(yè)任務(wù)。

（4）執(zhí)行鉆井、采油、修井作業(yè)等各類(lèi)平臺(tái)或其它海上構(gòu)筑物的長(zhǎng)周期安全守護(hù)值班、搶險(xiǎn)救助和后勤保障等任務(wù)。

（5）具備二級(jí)對(duì)外消防滅火作業(yè)能力，消防炮：1800m3/h×4門(mén)。

（6）為海洋石油工程水下作業(yè)提供多種支持、輔助作業(yè)和后勤保障。

（7）具有溢油回收儲(chǔ)存，消除油污等作業(yè)功能，具有井位防污染控制能力。

水利建設(shè)資金的不足促使各級(jí)政府把有限的資金投入到重點(diǎn)工程、大工程建設(shè)上，許多資金大、期限長(zhǎng)的大型水利項(xiàng)目得到政府和銀行重點(diǎn)支持。大伙房水庫(kù)輸水應(yīng)急入連工程投資估算49億元,建成后將解決大連市2015年后城市生活與工業(yè)用水問(wèn)題。大連市各級(jí)財(cái)政自籌資金比例30%,即15億元,大連市政府以發(fā)行債券等方式籌資10億元,申請(qǐng)銀團(tuán)貸款25億元,期限18年,償債來(lái)源為項(xiàng)目自身收益及大連市財(cái)政協(xié)調(diào)還款。

（8） 具有二級(jí)動(dòng)力定位功能。

深水12纜物探船

深水12纜物探船為全焊接鋼質(zhì)船體, 雙殼體結(jié)構(gòu)。在船的艉部設(shè)有電纜甲板和震源甲板，主要布置用于水下物探設(shè)備的拖帶、收放和存儲(chǔ)，工作甲板收放設(shè)備配備遙控操縱系統(tǒng)，使工作甲板所有收放設(shè)備實(shí)現(xiàn)安全、高效、可靠的遙控操作。該船設(shè)有艏樓甲板和直升飛機(jī)起降甲板。機(jī)艙為封閉式中機(jī)型機(jī)艙，采用兩套柴電主推進(jìn)系統(tǒng)，首部各設(shè)置一個(gè)管隧式側(cè)向推進(jìn)器和一個(gè)伸縮式全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器, 艉部配置2套流線型懸掛式襟翼舵和2個(gè)帶固定導(dǎo)管的可調(diào)螺距螺旋槳。用于接收地震記錄的電纜數(shù)量多（12條），每條電纜的長(zhǎng)度為6000米，電纜在水下的間隔為100米, 形成一個(gè)1.1公里寬6000米長(zhǎng)的龐大矩陣網(wǎng)絡(luò)。在船尾中心線最近的兩條電纜之間，有8個(gè)由諧調(diào)和相干槍組合成的高壓空氣槍槍陣，構(gòu)成2個(gè)強(qiáng)能量的震源。

深水12纜物探船是一艘綜合技術(shù)性的船舶, 具有如下主要技術(shù)要求：

（1） 大功率船舶（航載和電力系統(tǒng)）；

（2）龐大的記錄和接收記錄系統(tǒng)（每炮將產(chǎn)生300萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù),都要記錄到磁介質(zhì)上, 并能夠現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視質(zhì)量）；

（3）高精度三維定位導(dǎo)航系統(tǒng), 瞬間同步控制和接收5760個(gè)接收點(diǎn)和324個(gè)定位的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)和質(zhì)控狀態(tài)；

（4） 龐大的震源激發(fā)系統(tǒng)（槍陣）；

（5） 大能量震源供氣系統(tǒng)（大容量的空壓機(jī)組和高壓管系）；

（7） 震源拖掛和收放系統(tǒng)。

深水綜合工程勘察船

海洋石油資源勘探開(kāi)發(fā)的實(shí)施，必須進(jìn)行作業(yè)區(qū)域的深水工程勘察。深水勘察的任務(wù)：查明作業(yè)海區(qū)水深及海底地形地貌特征；查明海底沉積物類(lèi)型、分布特征及其工程地質(zhì)特性，分析評(píng)價(jià)各類(lèi)平臺(tái)基礎(chǔ)承載力；查明影響地基穩(wěn)定性的不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，以及影響海底設(shè)施安全的災(zāi)害性地質(zhì)因素和對(duì)鉆井作業(yè)有危害的潛在的災(zāi)害性地質(zhì)特征。

工程勘察中，一般需要分析和評(píng)價(jià)的災(zāi)害性地質(zhì)條件主要包括海底沖刷、滑坡和障礙物體、磁異常體、流速流向、底辟結(jié)構(gòu)和鹽丘（層）、淺層氣、斷層、侵蝕作用（包括古河道）和沉積作用、硬透鏡體、埋藏較淺的巖石（基巖）、大洋濁流沉積及淺層高壓水等。對(duì)于深水勘察，天然氣水合物、大洋濁流沉積及淺層高壓水是深水海域特有的、對(duì)鉆井船就位和鉆井作業(yè)具有危害的地質(zhì)特征。

深水綜合工程勘察船主要具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

（1）一般采用動(dòng)力定位調(diào)查船，自持力和抗風(fēng)浪能力強(qiáng)，有較大的作業(yè)甲板面積，可安放各種專(zhuān)用絞車(chē)、吊機(jī)、ROV/AUV設(shè)備和工程地質(zhì)鉆探設(shè)備；

（2）工程物探調(diào)查一般采用深拖技術(shù)，或采用ROV、AUV搭載方法；

（3） 采用聲學(xué)定位系統(tǒng)為水下設(shè)備精確定位。

（4）由于深水作業(yè)海域一般離岸較遠(yuǎn)、海況復(fù)雜，作業(yè)工期較長(zhǎng)，故深水勘察船一般都安裝有直升飛機(jī)平臺(tái)。

深水鋪管起重船

深水鋪管起重船是深水動(dòng)力定位的雙層甲板鋪管船，作業(yè)水深達(dá)2000米，能夠鋪設(shè)水深達(dá)2000米的管線，并且在主甲板縱向中心線設(shè)有鋪管作業(yè)線，船艉設(shè)有托管架。主甲板上設(shè)置鋪管作業(yè)線，主甲板上層是儲(chǔ)存管線的A甲板。鋪管作業(yè)線兩側(cè)分別配備一條雙節(jié)點(diǎn)管線預(yù)置線。設(shè)計(jì)鋪管速度為5km/天。A甲板上能儲(chǔ)藏大約9000噸的管子。管子的裝卸和移動(dòng)由兩個(gè)可移動(dòng)的甲板龍門(mén)吊、滾筒和傳送裝置完成。艙室布置要滿足至少389人在船上作業(yè)。在艙室的頂層甲板設(shè)有直升機(jī)平臺(tái)，能夠至少滿足起降Sikorsky S61N型直升機(jī)的要求。采用動(dòng)力定位系統(tǒng)，設(shè)置七個(gè)全旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器。

鋪管系統(tǒng)包括管子裝載、儲(chǔ)藏、內(nèi)部運(yùn)輸設(shè)備，雙節(jié)點(diǎn)預(yù)制設(shè)備，自動(dòng)焊接設(shè)備，無(wú)損檢驗(yàn)和修理設(shè)備，對(duì)中器，張緊器和A&R絞車(chē)，瑪蹄脂填充站和托管架。管子在位于主甲板上的雙節(jié)點(diǎn)預(yù)制線上完成切削、焊接和檢驗(yàn)工序。加工好的雙節(jié)點(diǎn)管將通過(guò)滾輪和傳送機(jī)送往鋪管作業(yè)線起點(diǎn)處的對(duì)中站。一個(gè)85米長(zhǎng)的托管架連接在船艉，以保證管子在入水的時(shí)候有一個(gè)合適的彎曲度。在艉部設(shè)有一筒形支座，用于安裝海洋工程重型起重機(jī)，該起重機(jī)全回轉(zhuǎn)起重能力3500噸，固定起重能力4000噸，驅(qū)動(dòng)方式為電驅(qū)動(dòng)。

從戰(zhàn)略上講，開(kāi)發(fā)海洋是我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略組成部分，開(kāi)發(fā)海洋油氣資源是我國(guó)能源的迫切需要，我們應(yīng)緊緊抓住我國(guó)南海深水油氣勘探開(kāi)發(fā)的重要機(jī)遇，站在全球的高度，瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水平，以增強(qiáng)海洋工程裝備自主創(chuàng)新為目標(biāo)，加強(qiáng)深水海洋工程裝備和配套設(shè)備的研發(fā)與基礎(chǔ)共性技術(shù)及關(guān)鍵技術(shù)研究，針對(duì)影響大、迫切需要解決的重大核心技術(shù)瓶頸，集中力量予以突破，腳踏實(shí)地的把海洋工程搞上去，以縮小與世界先進(jìn)水平的差距，從而全面提升我國(guó)海洋工程裝備技術(shù)水平。