「維京龍」號北極深水半潛式鉆井平臺

■文｜ 《 海洋與漁業(yè)》 記 者羅茵

在歐洲著名的“維京時期”里（公元 8世紀到 11世紀），維京人的足跡遍及從歐洲大陸至北極的廣闊區(qū)域。在維京人的文化里，龍的形象被廣泛使用在維京時代的航海器具之中，龍具有強壯、危險、勇敢的特質，代表著維京人的個性。在他們的眼中，龍是王，也是保護神，尤其在航海中，龍能夠保護出海的維京人安全回家。

2015年 11月26日，一座適合挪威北極海域作業(yè)的深水半潛式鉆井平臺被命名為“維京龍”號。與它的名稱一樣，“維京龍”號的性能突出，能夠抵御挪威北海百年一遇的風暴，最大工作水深達500米（可升級到1200米），最大鉆井深度達 8000米，配置了DP-3動力定位系統(tǒng)和 8點系泊系統(tǒng)，最低可在零下20℃作業(yè)。

說起“維京龍”號不得不說的是，“維京龍”號是煙臺中集來福士海洋工程有限公司（以下簡稱“中集來福士”）為挪威北海鉆井控股公司建造的，是我國自主研發(fā)設計并建造的首座適合挪威北極海域作業(yè)的深水半潛式鉆井平臺，擁有 80%的自主知識產(chǎn)權，實現(xiàn)了我國極端惡劣海況下深水半潛式平臺從引進設計到自主設計的跨越，也是國內(nèi)首個真正意義的深水海工平臺“交鑰匙”總包項目。“維京龍”號的有關負責人表示，“‘維京龍’號我國首座自主研發(fā)設計并建造的北極深水半潛式鉆井平臺，而且滿足 NMD、NORSOK、 NPD等海工界最為嚴格設計法規(guī)和標準要求，代表了國際深水鉆井平臺的最高水平?！?/p>

擁有80%自主知識產(chǎn)權滿足冰區(qū)拖航要求

中集來福士的負責人介紹說，“維京龍”號是我國自主研發(fā)設計并建造的第一座適合挪威北極海域作業(yè)的深水半潛式鉆井平臺，他表示，“維京龍”號屬于中集的 GM4-D系列項目之一，屬于中深水半潛平臺，型長106.75米，型寬 73.7米，型深 42米，入級挪威船級社（DNV），滿足冰區(qū)拖航要求。

據(jù)悉，在“維京龍”號之前，中集來福士已經(jīng)成功交付了4座GM4000D系列挪威北海半潛式鉆井平臺，在北海的同類平臺作業(yè)評比中獲得月度和年度冠軍，積累了良好的國際信譽。借助之前的研發(fā)設計及建造經(jīng)驗，“維京龍”號共實現(xiàn)11項重大技術突破和114項優(yōu)化改進。“其中基礎設計我們僅用了 6個月，這是當時中集來福士半潛項目用時最短記錄，也是業(yè)界記錄。從研發(fā)設計到交付，總共花了約36個月的時間?！?/p>

據(jù)悉，“維京龍”號經(jīng)過作業(yè)試驗后，獲得了業(yè)內(nèi)人士的一致好評，“維京龍”號之后，中集來福士獲得了“大西洋之光”、“太平洋之光”另外兩座GM4-D系列深水半潛式鉆井平臺，其中一座已完成交付。

“另外，通過技術輸出，可與北歐國家實現(xiàn)共贏，并開創(chuàng)冰上絲綢之路?！痹撠撠熑吮硎?，如此不僅能帶動北極周邊國家能源產(chǎn)業(yè)和邊疆地區(qū)發(fā)展，還能夠豐富我國能源供應，加快推進我國產(chǎn)業(yè)結構的優(yōu)化。

嚴苛的要求，深刻的解讀

“‘維京龍’號的最大突破在哪：一是從無到有把它研發(fā)設計并造出來了；二是不但造出來了，還是按照最嚴格的標準造出來的?！痹撠撠熑吮硎?，尤其體現(xiàn)在設備和工作環(huán)境方面。

“從無到有，總是會有許多困難的?！痹撠撠熑私榻B說，由于“維京龍”號平臺是我國首次進行極地冰區(qū)環(huán)境下作業(yè)的高端平臺核心技術方案的自主研發(fā)設計，也面對了重重的困難。“挪威北海海況惡劣，能到北海作業(yè)的平臺要滿足目前世界上最嚴苛的海工要求。”該負責人舉例說，在低溫條件下，鋼的特性也會變，對焊接的要求就會變很高。

據(jù)悉，“維京龍”號的研發(fā)設計要解決若干關鍵性技術難點：極寒條件下（作業(yè)對人員防寒保護、逃生，對人員和設備工作環(huán)境的要求，設備布置、原理設計要能夠滿足；對于鉆井包、救生艇等關鍵裝備，需要做到防冰、除冰；對平臺布置優(yōu)化、惡劣海況下運動性能提出極高要求；歐洲北海高海況下傳統(tǒng)平臺氣隙差，要滿足挪威國油對于氣隙的設計要求；平臺前期設計初期噪聲準確預報的難題；對鉆井相關的布置，設計工況上的突破，要首次實現(xiàn) WINTERIZATION，ICE等冰區(qū)入級符號下的自主設計；要在無試驗數(shù)據(jù)支持下，提出平臺穩(wěn)性計算新的校核方法。

為此，中集來福士研發(fā)團隊經(jīng)過艱難研發(fā)，取得了如下創(chuàng)新性的成果：開發(fā)了運動極值預報程序，預報了全球最惡劣海況下（挪威北海）平臺運動響應，提出了優(yōu)化平臺主尺度及線型，解決了挪威北海高海況下傳統(tǒng)平臺氣隙差等業(yè)界難題，將典型工況下的作業(yè)能力提高 19%；并搭建了國內(nèi)最大的半潛式平臺噪聲實測數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了數(shù)據(jù)庫與多噪聲源集成分析系統(tǒng)；并提出了新的基于半經(jīng)驗值與統(tǒng)計能量法相結合的噪聲預報方法，將生活區(qū)居住艙噪聲控制在 45分貝以下，滿足了全球海工噪聲設計的最高標準——NORSOK；搭建國內(nèi)最大的半潛式平臺重量數(shù)據(jù)庫，開發(fā)重量管控新方法。

“我們做到了作業(yè)區(qū)機器轟鳴，艙內(nèi)平均噪音可以保持在 40分貝，就像小區(qū)夜深人靜時那樣，顯著優(yōu)于已交付的北海系列半潛平臺。每個房間要求要自然光，這是很多酒店都沒辦法保證的?！痹撠撠熑吮硎??！癉P3系統(tǒng)具有 3套獨立系統(tǒng)，是目前最高端的動力系統(tǒng)，避免出現(xiàn)突發(fā)情況，保證人員作業(yè)安全?！?/p>

“對于北海那一套標準，可以不夸張地說，中集是目前國內(nèi)解讀最好的企業(yè)之一。當時設計‘維京龍’號的時候，每一條我們都花了好大的力氣去解讀，與船東、船級社進行了多次溝通?！彼e例說，譬如說考慮到極地會有浮冰，就考慮在平臺底部設置防冰帶，并通過設計優(yōu)化，提出了可替代防風墻的設計，直接使船舶重量減輕了110噸。

“與其他北海作業(yè)鉆井平臺相比，‘維京龍’號更小更輕，同時具有較高的拖航速度和較強的動態(tài)定位能力。配備國民油井 NOV（National Oilwell Varco）公司的鉆井包，能夠提高鉆井效率15%?！痹撠撠熑吮硎?，“維京龍”號的概念設計參考了挪威GM設計公司的 GM4-D型設計，基礎設計由中集來福士和 GM公司共同承擔，并由中集來福士整合了前端的設計理念、技術和裝備。

極地開發(fā)探索情況

“極區(qū)作業(yè)為什么受到限制，一是出于極地保護法則，需要作業(yè)平臺可以做到零污染，二就是作業(yè)的經(jīng)濟性，與油價相關的，運營成本的考慮。技術上對于防寒、破冰能力的要求?！痹撠撠熑吮硎尽?/p>

他介紹說，據(jù)美國地質調查局（USGS）2008年調查估計，世界22%的尚未發(fā)現(xiàn)的技術上可采的油氣資源，包括世界上13%的未發(fā)現(xiàn)石油、30%未發(fā)現(xiàn)的天然氣和20%未發(fā)現(xiàn)的液態(tài)天然氣，都在北極地區(qū)。這意味著北極地區(qū)擁有大約 900億桶技術上可采的石油，47萬億立方米技術上可采的天然氣和 440億桶技術上可采的液態(tài)天然氣。近年來，隨著北極地區(qū)冰蓋的日益縮小和全球油氣資源供應緊張，北極油氣的勘探開發(fā)正引起人們越來越多的關注。

據(jù)悉，人類對北極地區(qū)油氣資源的勘探開發(fā)已有 100多年的歷史?！半m然開采潛力巨大，但由于自然環(huán)境惡劣，鉆探一直沒有成功。不過許多參與格陵蘭島開發(fā)的國際石油公司都表示了對未來勘探前景的期待。”

中國也于 2016年 10月開始了北極地區(qū)的勘探活動，中海油最先進的12纜物探船“海洋石油720”歷時100天，圓滿完成了北極巴倫支海兩個區(qū)塊的勘探作業(yè)，填補了中國對北極海域實施三維地震勘探的空白。

“為了適應北極極端的勘探環(huán)境，國家和公司不得不花費大量的人力和物力用于新技術的研發(fā)和儀器的維護，因此高昂的成本是北極地區(qū)油氣開發(fā)的主要問題，另一個風險源于環(huán)境方面?！彼赋觯粌H有危害動物的可能性和石油泄漏事故，也有來自環(huán)保組織和原著居民不斷施加的壓力，最后是北極的地緣政治問題。

盡管困難重重，但各國在北極地區(qū)的勘探工作仍在陸續(xù)開展。除了北極地區(qū)的5個國家（美國、加拿大、俄羅斯、挪威和格陵蘭），重要的油氣進口國如日本、韓國和印度等也都在通過各種途徑積極介入。隨著技術的進步、市場對油氣資源需求量的增加和阻礙北極地區(qū)油氣資源開發(fā)的天然屏障逐漸消失，北極油氣資源開發(fā)的經(jīng)濟和技術可行性會越來越大?！拔艺J為，中國也應該盡快把北極地區(qū)納入到自己的海外油氣發(fā)展戰(zhàn)略中來，做好技術準備，爭取及早進軍。”

（本文圖片由采訪對象提供）