1800米水深處矗立的“定海神針”

文/徐東升 中國(guó)石油大學(xué)（北京）

能源安全，舉足輕重。二十大報(bào)告中的“加大油氣資源勘探開(kāi)發(fā)和增儲(chǔ)上產(chǎn)力度”，將確保能源資源安全上升到“增強(qiáng)維護(hù)國(guó)家安全能力”的高度，作為“加強(qiáng)重點(diǎn)領(lǐng)域安全能力建設(shè)”的重要內(nèi)容。

我國(guó)擁有473萬(wàn)平方公里的海域，萬(wàn)里海疆深埋能源寶藏，其中油氣資源超過(guò)400億噸。2018年，我加入中國(guó)石油大學(xué)（北京）楊進(jìn)教授領(lǐng)銜的海洋工程團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行海洋油氣鉆井、海洋油氣裝備、海洋油氣安全等方面研究，實(shí)現(xiàn)自己騎鯨蹈海、挺進(jìn)深藍(lán)夢(mèng)想。2020年，在國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，我們團(tuán)隊(duì)的“海洋深水淺層鉆井關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)全部自主的深水鉆探中起了重要作用。

深水鉆井面臨高風(fēng)險(xiǎn)、高技術(shù)、高投入的特點(diǎn)，工程實(shí)踐表明：水深大于500米的鉆井事故60%緣于海底以下幾百米的淺部松軟地層。深水表層導(dǎo)管是深水鉆井的“咽喉要道”，主要依靠土體對(duì)導(dǎo)管的側(cè)向摩擦力提供承載，導(dǎo)管既要承接幾百?lài)嵉姆绹娖饔忠獞覓焐习賴(lài)嵉奶坠艽?，如何在深海表層軟泥地里精?zhǔn)、安全地“踩好高蹺”是世界級(jí)難題。

我們團(tuán)隊(duì)提出了耐壓型、定時(shí)膨脹、高承載的深海表層導(dǎo)管，但是常規(guī)的表層導(dǎo)管模型不能完全照搬到膨脹導(dǎo)管的承載力計(jì)算中。我分別從理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬和模擬實(shí)驗(yàn)出發(fā)，尋找膨脹導(dǎo)管在不同類(lèi)型上、不同水深（深海水壓）、不同靜置時(shí)間、振動(dòng)載荷等影響因素的承載規(guī)律。通過(guò)上千組的數(shù)值模擬研究和幾百組帶壓實(shí)驗(yàn)的反復(fù)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了膨脹導(dǎo)管安裝階段實(shí)時(shí)承載力與時(shí)間呈對(duì)數(shù)關(guān)系，井口建立后與振動(dòng)載荷呈線性關(guān)系的規(guī)律，與膨脹導(dǎo)管的新型實(shí)時(shí)承載力模型相互印證。

受團(tuán)隊(duì)指派與委托，我?guī)е碌睦碚撃Ｐ秃团蛎泴?dǎo)管裝備，前往在南海作業(yè)的藍(lán)鯨1號(hào)鉆井平臺(tái)，對(duì)膨脹導(dǎo)管安裝提供指導(dǎo)與幫助。湛藍(lán)的海水、蔚藍(lán)的天空、超低的氣壓，微波粼粼的海面像一面鏡子，這是臺(tái)風(fēng)“白鹿”抵達(dá)前的場(chǎng)景，此時(shí)的足球場(chǎng)大的藍(lán)鯨1號(hào)平臺(tái)穩(wěn)穩(wěn)地矗立在海面。一天凌晨，突然接到要避臺(tái)風(fēng)的通知，我顧不上疲憊與困倦，穿上工服和工靴就直奔平臺(tái)甲板，趕緊給膨脹導(dǎo)管穿上“雨衣”，避免導(dǎo)管提前膨脹影響安裝作業(yè)。悶熱的夏天、不透氣的工裝，一出生活樓，我就汗流浹背，而藍(lán)鯨號(hào)平臺(tái)也拖著它4萬(wàn)多噸的重量在大海上“狂奔”避風(fēng)。那一刻，我充分體會(huì)到課本上浮體“六自由度”（升沉、搖晃、垂蕩）的變化是什么樣的感覺(jué)。

臺(tái)風(fēng)過(guò)后，平臺(tái)返航水深超過(guò)了1800米的目標(biāo)海域。該區(qū)域土質(zhì)十分松軟、承載力低，對(duì)表層導(dǎo)管的安裝提出極大的挑戰(zhàn)?；鹄钡奶?yáng)炙烤著平臺(tái)甲板，我的汗水滴落在含有油漬的鉆臺(tái)，9根導(dǎo)管歷經(jīng)幾小時(shí)連接成了93米的“金箍棒”。而此刻又傳來(lái)了不好的消息，新臺(tái)風(fēng)“楊柳”改變了行進(jìn)方向，預(yù)計(jì)還剩30多小時(shí)就要影響作業(yè)。繼續(xù)作業(yè)就意味著短時(shí)間內(nèi)必須成功，而馬上避臺(tái)不僅意味著至少損失3至5天的作業(yè)工期，還會(huì)白白浪費(fèi)上百萬(wàn)的作業(yè)日費(fèi)，平臺(tái)總監(jiān)與公司指揮部簡(jiǎn)短有效溝通與規(guī)劃后，決定進(jìn)行淺層鉆井作業(yè)。

整個(gè)平臺(tái)作業(yè)人員團(tuán)結(jié)一致，擰成一股繩，大家有序、認(rèn)真地加緊了工作的步伐，我認(rèn)真記錄著膨脹導(dǎo)管的入水時(shí)間，觀察水下機(jī)器人傳回來(lái)平臺(tái)的膨脹導(dǎo)管畫(huà)面，計(jì)算著膨脹導(dǎo)管在不同安裝時(shí)間下的承載力。

晚上11點(diǎn)半，膨脹導(dǎo)管攜帶著鉆頭抵達(dá)了1800米深的海底，鉆頭旋轉(zhuǎn)的機(jī)械破土和水力射流，為膨脹導(dǎo)管鉆出一條通道，此刻我的心也隨著逐漸消失在海底土中的膨脹導(dǎo)管而緊張著?！吧象w下放”“提高排量”“加大鉆壓”……在總監(jiān)精準(zhǔn)的指揮下，膨脹導(dǎo)管在凌晨3點(diǎn)20分成功安裝到1800米深的南海海底，此時(shí)距離膨脹導(dǎo)管的順利安裝已經(jīng)成功了一半，接下來(lái)是等待鉆頭破壞的土體逐漸恢復(fù)，“抱住”膨脹導(dǎo)管。通過(guò)我的計(jì)算，大約5小時(shí)的等待，可以滿足膨脹導(dǎo)管的承載需要，上午9點(diǎn)，隨著上提膨脹導(dǎo)管鉆柱逐漸旋轉(zhuǎn)、解脫，“定海神針”在1800米水深的中國(guó)南海穩(wěn)穩(wěn)矗立，趕在臺(tái)風(fēng)“楊柳”對(duì)作業(yè)造成影響前成功完成了作業(yè)。

從深水到超深水，從近海到遠(yuǎn)海，我以創(chuàng)新科技強(qiáng)國(guó)為己任。