“藍(lán)鯨1號(hào)”半潛式深水鉆井平臺(tái)

任輝

細(xì)數(shù) 2017年我國(guó)的重大科技成果，“在南海神狐海域首次成功試開(kāi)采可燃冰”必占有一席之地。自2017年5月10日正式出氣，至7月9日封井，我國(guó)科技和工程人員創(chuàng)造了人類(lèi)可燃冰開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的諸多第一。而在這些豐碩成果的背后，一座體量龐大的鉆井平臺(tái)分外搶眼，這就是保障此次可燃冰試開(kāi)采工程圓滿成功的“藍(lán)鯨1號(hào)”半潛式深水鉆井平臺(tái)。

“藍(lán)鯨1號(hào)”半潛式深水鉆井平臺(tái)由煙臺(tái)中集來(lái)福士海洋工程有限公司建造，長(zhǎng)117米，寬92.7米，高118米，最大作業(yè)水深3658米，最大鉆井深度15250米，是目前全球作業(yè)水深、鉆井深度最深的半潛式鉆井平臺(tái)，適用于全球深海作業(yè)。與傳統(tǒng)單鉆塔平臺(tái)相比，“藍(lán)鯨1號(hào)”配置了高效的液壓雙鉆塔和全球領(lǐng)先的西門(mén)子閉環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)，可提升30%的作業(yè)效率，節(jié)省11%的燃料消耗。

迫切需求下應(yīng)運(yùn)而生的大國(guó)利器

人類(lèi)使用石油、天然氣等化石能源由來(lái)已久。然而隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，原油和天然氣的消耗量劇增，陸地上的油氣田資源陸續(xù)枯竭。于是，人們將目光投向了海洋。20世紀(jì)20年代，美國(guó)人率先在美國(guó)西海岸發(fā)現(xiàn)了油田，拉開(kāi)了人們從海上挖掘油氣的序幕。如今，在大西洋的北海、墨西哥灣，印度洋的波斯灣以及太平洋的中國(guó)海域，都發(fā)現(xiàn)并投產(chǎn)了許多海上油田。

這些近海的油田大多位于水深很淺的地方，所以早期的鉆井平臺(tái)大多是固定式的，將支架埋入海底，支撐起水面上的甲板和甲板上的設(shè)備，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，造價(jià)和建設(shè)難度都較低。但隨著不斷的勘探開(kāi)發(fā)，淺海地區(qū)的油氣田資源也越來(lái)越少，人們又把勘探的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了深海，在最近幾年，全球 70%的重大油氣田都發(fā)現(xiàn)于水深超過(guò)1000米的深海海底。除此之外，一種同樣蘊(yùn)藏在深海的高效且清潔的新能源引起了全世界的關(guān)注。那便是一種天然氣水合物，即可燃冰，其99%的成分都是可以燃燒的甲烷，能量比相同體積的石油高出10倍。我國(guó)境內(nèi)已探明的可燃冰儲(chǔ)量，能滿足100年的能源使用需求。因此，對(duì)可燃冰的開(kāi)采利用意義長(zhǎng)遠(yuǎn)。

那么，要開(kāi)采深海的石油甚至可燃冰，傳統(tǒng)的鉆井平臺(tái)就派不上用場(chǎng)了。在水深超過(guò)千米的區(qū)域，無(wú)法將鉆井平臺(tái)用支架固定在海底。為了解決這個(gè)難題，一些可以自由航行的鉆井設(shè)備被研發(fā)出來(lái)，其中最為重要的就是半潛式深海鉆井平臺(tái)，而“藍(lán)鯨1號(hào)”正是這種鉆井平臺(tái)中的先進(jìn)代表。

乘風(fēng)破浪的海上堡壘

廣闊的海面上，鉆井平臺(tái)就像一葉孤舟，隨時(shí)會(huì)遭遇臺(tái)風(fēng)、海流的強(qiáng)力沖擊。因此，建造團(tuán)隊(duì)以能夠抵御16級(jí)臺(tái)風(fēng)為目標(biāo)，給“藍(lán)鯨1號(hào)”打造了一副堅(jiān)不可摧的鎧甲。“藍(lán)鯨1號(hào)”重達(dá)43000噸，立柱和平臺(tái)使用的鋼板厚達(dá)100毫米，是我國(guó)最負(fù)盛名的鋼鐵廠——鞍山鋼鐵廠歷時(shí)3個(gè)月，通過(guò)一次次試驗(yàn)，不斷調(diào)整加工方法，最終生產(chǎn)出的超高強(qiáng)度鋼板。而立柱與平臺(tái)間的焊接技術(shù)，則是建造團(tuán)隊(duì)通過(guò)1年多的試驗(yàn)，歷經(jīng)幾千次技術(shù)調(diào)整所研發(fā)的，大大提升了“藍(lán)鯨1號(hào)”平臺(tái)的安全性。

穩(wěn)如泰山的定海神針——“藍(lán)鯨1號(hào)”的定位系統(tǒng)

“藍(lán)鯨1號(hào)”行駛在海面上的時(shí)候，就是一艘平穩(wěn)的大船，但它的使命是深海鉆探。進(jìn)行深海鉆探時(shí)，“藍(lán)鯨1號(hào)”漂浮在海面上，它聯(lián)結(jié)的是深深鉆進(jìn)海底的纖細(xì)鉆桿，這就要求即使遭遇強(qiáng)烈的臺(tái)風(fēng)、海流，“藍(lán)鯨1號(hào)”也必須牢牢停留在原地，否則就會(huì)發(fā)生鉆桿折斷的慘劇?！八{(lán)鯨 1號(hào)”之所以能夠被稱(chēng)為全球最先進(jìn)的深海鉆井平臺(tái)，就在于它配備了全球最先進(jìn)的DP3動(dòng)力定位系統(tǒng)。而DP3動(dòng)力定位系統(tǒng)的作用就是：通過(guò)收集“藍(lán)鯨1號(hào)”底部8個(gè)推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速、方向，以及風(fēng)、浪、海流等環(huán)境參數(shù)，進(jìn)行精密計(jì)算和分析，并實(shí)時(shí)控制8個(gè)推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速和方向，確?！八{(lán)鯨1號(hào)”在臺(tái)風(fēng)、海流的襲擊下巋然不動(dòng)。在南海試采可燃冰時(shí)，第2號(hào)臺(tái)風(fēng)“苗柏”正面襲擊了正在鉆探的“藍(lán)鯨1號(hào)”，臺(tái)風(fēng)中心最大風(fēng)力11級(jí)、浪高6.5米，但是它卻穩(wěn)如泰山，鉆探和產(chǎn)氣工作絲毫未受到影響。

兩套金剛鉆，做好精細(xì)活

“藍(lán)鯨 1號(hào)”采用了全球領(lǐng)先的雙鉆塔結(jié)構(gòu)，一個(gè)鉆塔負(fù)責(zé)鉆井，另外一個(gè)鉆塔負(fù)責(zé)處理并聯(lián)結(jié)鉆桿。由于“藍(lán)鯨1號(hào)”鉆井高達(dá)67米，并且擁有48米的提升高度以及雙井心的配置，因此，當(dāng)一個(gè)井心鉆探時(shí)，另外一個(gè)井心就可以不斷地把3根15米長(zhǎng)的鉆桿聯(lián)結(jié)成一根45米長(zhǎng)的鉆桿，源源不斷地提供給鉆井的井心使用。這樣一個(gè)雙鉆塔的鉆井系統(tǒng)，可將“藍(lán)鯨1號(hào)”的工作效率提升30%。

電力和液壓雙保障，提供強(qiáng)大動(dòng)力

驅(qū)動(dòng)這套鉆井系統(tǒng)的是強(qiáng)大的電力和液壓供應(yīng)?！八{(lán)鯨1號(hào)”上的電力系統(tǒng)所能提供的電力足夠一個(gè)人口達(dá) 50萬(wàn)的小城市使用，而在電腦的控制下，該電力系統(tǒng)還可以根據(jù)工作強(qiáng)度智能地調(diào)節(jié)工作效率，在閑置的時(shí)候自動(dòng)關(guān)閉其中一些發(fā)電機(jī)，這樣可降低鉆井平臺(tái)11%的油耗，主機(jī)的維護(hù)費(fèi)用更是節(jié)省了一半。而這些充沛的電力又驅(qū)動(dòng)著全球最大、裝載了16萬(wàn)升液壓油的液壓動(dòng)力站，這套復(fù)雜的系統(tǒng)擁有5000多米高度清潔的管道，液壓壓力達(dá)到了300千克。正是這樣天衣無(wú)縫的配合，賦予了“藍(lán)鯨1號(hào)”在3600米水深環(huán)境下精確鉆井15250米的逆天能力，成為全世界鉆井能力最強(qiáng)的一座鉆井平臺(tái)。

船員們出海作業(yè)，在海上一待就是幾個(gè)月。因此，“藍(lán)鯨1號(hào)”上建有完善的生活區(qū)，每個(gè)宿舍里都有兩間獨(dú)立的房間，生活上互不影響，而在公共區(qū)域，衛(wèi)生間、客廳、電視、沙發(fā)一應(yīng)俱全。除此之外，“藍(lán)鯨1號(hào)”上還有健身房，供船員們鍛煉身體。

防噴器是鉆井平臺(tái)上非常重要的裝置，它的作用是在試油、修井、完井作業(yè)過(guò)程中用來(lái)關(guān)閉井口，防止井噴事故發(fā)生，以及在緊急情況下切斷鉆桿。2010年，一家英國(guó)石油公司的鉆井平臺(tái)在墨西哥灣開(kāi)采石油時(shí)，由于防噴器故障，導(dǎo)致劇烈井噴并最終爆炸，造成7人重傷，11人失蹤，大量原油泄漏，污染了 2萬(wàn)平方千米的海域，由此可見(jiàn)防噴器對(duì)鉆井平臺(tái)的重要性。目前，單個(gè)防噴器的價(jià)格高達(dá)800到1000萬(wàn)美元，因?yàn)閮r(jià)格昂貴，很多鉆井平臺(tái)只配置1臺(tái)，但“藍(lán)鯨1號(hào)”卻是2臺(tái)的豪華配置。