謝玉洪, 張秀林

(中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司,北京 100010)

1 引言

2021年6月25日，中國(guó)首個(gè)超深水“深海一號(hào)”能源站建成投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)建設(shè)能力由300米水深跨入超1500米水深行列，正式成為世界上少數(shù)具備自主勘探開(kāi)發(fā)工程建設(shè)超深水油氣田能力的成員之一。

南海海洋油氣資源豐富，是我國(guó)油氣重要儲(chǔ)量和產(chǎn)量的接替區(qū)[1]，其中3/4油氣蘊(yùn)藏在深海、遠(yuǎn)海區(qū)域。對(duì)外改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)過(guò)近40年的科技攻關(guān)，我國(guó)海洋石油工業(yè)已經(jīng)形成了300米水深海洋油氣自主勘探開(kāi)發(fā)整體工程技術(shù)能力[2]，但大于500米水深的深海油氣勘探開(kāi)發(fā)工程技術(shù)和管理尚處于空白。

“深海一號(hào)”能源站建設(shè)工程成果主要體現(xiàn)在創(chuàng)建了“水下生產(chǎn)系統(tǒng)回接半潛式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油綜合平臺(tái)”的油氣田高效開(kāi)發(fā)模式[3]，及“十萬(wàn)噸級(jí)半潛式多立柱生產(chǎn)儲(chǔ)卸油平臺(tái)設(shè)計(jì)、建造與安裝技術(shù)”為代表的超深水油氣田開(kāi)發(fā)技術(shù)體系，為我國(guó)超深水油氣田勘探開(kāi)發(fā)工程建設(shè)開(kāi)辟了一條技術(shù)和管理創(chuàng)新之路。

2 工程建設(shè)概況

陵水大氣田位于南海北部海域，西北距海南省三亞市約150千米，水深1220～1560米(圖1)。氣田由多個(gè)氣藏構(gòu)成，開(kāi)發(fā)區(qū)探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量1030億方，其中干氣地質(zhì)儲(chǔ)量1020億方，凝析油854萬(wàn)方，氣田東西橫向跨度約50千米，南北縱向跨度約30千米(圖2)。

圖1 陵水氣田位置圖

圖2 陵水氣田平面分布圖

氣田開(kāi)發(fā)主要工程是建設(shè)一座深水能源站 ——“深海一號(hào)”能源站和開(kāi)發(fā)生產(chǎn)鉆完井。通過(guò)海底生產(chǎn)設(shè)施鏈接11口開(kāi)發(fā)生產(chǎn)井，產(chǎn)出的油氣水經(jīng)海底管網(wǎng)輸送至一座帶有儲(chǔ)卸油功能的半潛式多立柱生產(chǎn)綜合平臺(tái)，處理合格后的凝析油儲(chǔ)存在綜合生產(chǎn)平臺(tái)的4個(gè)立柱中，天然氣則通過(guò)海底管道接入外輸管線，供應(yīng)下游用戶。工程設(shè)計(jì)氣田高峰期年產(chǎn)33.9億方，凝析油24.7萬(wàn)方，可連續(xù)開(kāi)采超25年。

“深海一號(hào)”能源站主體工程設(shè)施包括：一座排水量10.5萬(wàn)噸的半潛式儲(chǔ)卸油生產(chǎn)綜合平臺(tái)(圖3)。

圖3 半潛式儲(chǔ)卸油生產(chǎn)綜合平臺(tái)

鋼懸鏈立管6條，總長(zhǎng)度12.62千米(包括5條軟管、25條管線終端(PLET)、28條跨接管)；海底管網(wǎng)17條，總長(zhǎng)219.83千米；臍帶纜12條，總長(zhǎng)72.3千米(圖4)。

圖4 鋼懸鏈立管及海底管網(wǎng)輸送系統(tǒng)圖

一套水下生產(chǎn)系統(tǒng)，包括采氣樹(shù)11座、水下臍帶纜終端(SUTU)2座、水下分配單元(SDU)1座、管匯4座(圖5)。

圖5 水下生產(chǎn)系統(tǒng)

半潛式儲(chǔ)卸油生產(chǎn)綜合平臺(tái)主要由上部組塊和下部船體構(gòu)成(圖6)。上部組塊采用桁架式結(jié)構(gòu)[4]，設(shè)有主甲板和生產(chǎn)甲板，建有120人生活樓(含直升機(jī)甲板)、天然氣壓縮及外輸系統(tǒng)、凝析油處理及穩(wěn)定系統(tǒng)、閃蒸氣回收系統(tǒng)、三甘醇脫水及再生系統(tǒng)、乙二醇再生系統(tǒng)、主電站及余熱回收裝置等。另外，設(shè)有火炬安全系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)、淡水系統(tǒng)、柴油系統(tǒng)、惰氣系統(tǒng)、化學(xué)藥劑系統(tǒng)、公用風(fēng)/儀表風(fēng)系統(tǒng)等公用系統(tǒng)等。下部船體總長(zhǎng)91.5米，總寬91.5米，采用四立柱、環(huán)形浮箱設(shè)計(jì)，立柱截面尺寸 21米×21米，高度59米，立柱間距49.5米，浮箱截面尺寸21米×9米，重量3.3萬(wàn)噸。平臺(tái)空船重量5.2萬(wàn)噸，滿載排水量10.5萬(wàn)噸，吃水范圍為35～40米。

圖6 工程全貌示意圖

2006年開(kāi)始，中國(guó)海油對(duì)深水、超深水油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)研發(fā)進(jìn)行布局，以重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目為依托，充分利用相關(guān)企業(yè)、高校等優(yōu)勢(shì)資源，系統(tǒng)開(kāi)展了水下、水中、水上相關(guān)工程技術(shù)研發(fā)，重點(diǎn)是船型、船體設(shè)計(jì)及高效建造，施工裝備、關(guān)鍵設(shè)備、安裝調(diào)試、生產(chǎn)、運(yùn)維保障等全方位科技攻關(guān)。2014年，隨著陵水17- 2氣田成功評(píng)價(jià)，開(kāi)始了前期研究和工程前端設(shè)計(jì)，2018年進(jìn)入工程實(shí)施階段，2021年6月25日投產(chǎn)，總歷時(shí)將近5年，投入人工時(shí)超過(guò)1900萬(wàn)。

3 工程技術(shù)創(chuàng)新

“深海一號(hào)”能源站工程關(guān)鍵技術(shù)包括立柱儲(chǔ)油外輸半潛式船型研制及設(shè)計(jì)體系構(gòu)建，工程設(shè)備和裝備國(guó)產(chǎn)化研制，半潛式立柱儲(chǔ)油外輸綜合生產(chǎn)平臺(tái)制造、安裝、調(diào)試和運(yùn)維，智能化生產(chǎn)、設(shè)備、設(shè)施等檢測(cè)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)四大方面。

形成適用于南海水深1500米級(jí)半潛式立柱儲(chǔ)油外輸綜合生產(chǎn)平臺(tái)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的船母型技術(shù)，建立了設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)流程等技術(shù)體系，制定了半潛式生產(chǎn)儲(chǔ)油外輸綜合平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)。

安全高效完成半潛式立柱儲(chǔ)油外輸綜合生產(chǎn)平臺(tái)陸地建造、合攏、長(zhǎng)距離運(yùn)輸、安裝、調(diào)試，實(shí)現(xiàn)深水半潛式儲(chǔ)油外輸綜合生產(chǎn)平臺(tái)全鏈條工程建設(shè)國(guó)內(nèi)零的突破。

攻克鋼懸鏈立管系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)[5,6]等難題，實(shí)現(xiàn)深水油氣開(kāi)發(fā)關(guān)鍵設(shè)備自主化率大幅提升。研制了深水立管、聚酯纜、深水錨樁和立管限位錨等關(guān)鍵裝備及重力錨、自平衡托管架、印刷電路板式換熱器等關(guān)鍵生產(chǎn)配套設(shè)備，初步掌握了深水海洋油氣開(kāi)發(fā)工程裝備研制與應(yīng)用。

構(gòu)建了南海復(fù)雜海洋環(huán)境下生產(chǎn)作業(yè)保障體系，建成我國(guó)首座半潛式立柱儲(chǔ)油外輸綜合生產(chǎn)平臺(tái)智能維保系統(tǒng)。研發(fā)了深水立管和平臺(tái)結(jié)構(gòu)疲勞智能化檢測(cè)與監(jiān)測(cè)分析軟件及數(shù)字孿生系統(tǒng)，形成了數(shù)據(jù)采集、傳輸、底層分析運(yùn)算及數(shù)字孿生等能力，實(shí)現(xiàn)工程設(shè)施監(jiān)測(cè)、運(yùn)維和生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一調(diào)度管理、運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。

“深海一號(hào)”能源站工程建設(shè)環(huán)境極其復(fù)雜，主要包括[7]：

(1)海況惡劣。臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，季風(fēng)、內(nèi)波流盛行，生產(chǎn)平臺(tái)錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)和材質(zhì)選擇苛刻，懸鏈立管系統(tǒng)極限生存能力極具挑戰(zhàn)。

(2)海水深、海底崎嶇。海水深度超1500米，海底地形崎嶇，錨泊基礎(chǔ)類型、懸鏈立管觸底跨接技術(shù)方案難度大。

(3)氣藏分布分散，富含凝析油。開(kāi)發(fā)井多(11口)、井間跨度大(>5千米)，長(zhǎng)距離混輸流動(dòng)安全難以保證；水下生產(chǎn)設(shè)施多且復(fù)雜，投資大，邊際經(jīng)濟(jì)效益低，需要“深海一號(hào)”能源站在氣田生命周期內(nèi)不回塢大修；凝析油日產(chǎn)1250立方米，安全儲(chǔ)存和外輸風(fēng)險(xiǎn)大等。

(4)建設(shè)場(chǎng)地受限。國(guó)內(nèi)沒(méi)有完全適合“深海一號(hào)”能源站生產(chǎn)平臺(tái)建設(shè)船廠，需要在不同工程建設(shè)階段多專業(yè)協(xié)同，做好不同場(chǎng)地間的匹配等。

主要技術(shù)挑戰(zhàn)包括：

(1)生命周期(30年)內(nèi)平臺(tái)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和疲勞控制、上部組塊(1.95萬(wàn)噸)與下部船體(3.35萬(wàn)噸)高精度合攏等設(shè)計(jì)和施工要求等。

(2)拖航重達(dá)5.3萬(wàn)噸的半潛式生產(chǎn)平臺(tái)，跨黃海、東海、臺(tái)灣海峽和南海遠(yuǎn)距離(1600海里)作業(yè)和安全保護(hù)等。

(3)鋼懸鏈立管和聚酯纜設(shè)計(jì)和制造技術(shù)等。

(4)超深水(>1500米)錨泊系統(tǒng)、鋼懸鏈立管、水下結(jié)構(gòu)物的安裝技術(shù)等。

3.1 創(chuàng)新半潛式立柱儲(chǔ)油外輸綜合生產(chǎn)平臺(tái)技術(shù)及超深水氣田開(kāi)發(fā)模式

研發(fā)了半潛式立柱儲(chǔ)油外輸綜合生產(chǎn)平臺(tái)設(shè)計(jì)、建造和變吃水穩(wěn)性與橫縱搖低頻耦合運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，建成了世界首座十萬(wàn)噸級(jí)半潛式深水多立柱儲(chǔ)外輸綜合生產(chǎn)平臺(tái)，創(chuàng)建了世界首個(gè)深水氣田水下井口+儲(chǔ)卸油半潛平臺(tái)開(kāi)發(fā)模式，研發(fā)了“深海一號(hào)”能源站。

3.1.1 創(chuàng)新深水氣田開(kāi)發(fā)模式

創(chuàng)建了世界首個(gè)深水氣田水下井口+儲(chǔ)卸油半潛式平臺(tái)開(kāi)發(fā)模式，解決了傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)深水分布分散、高含凝析油天然氣田經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)的難題。氣田的油氣水經(jīng)水下生產(chǎn)系統(tǒng)輸送至半潛式生產(chǎn)綜合平臺(tái)，處理合格的凝析油儲(chǔ)存在半潛式平臺(tái)立柱內(nèi)，通過(guò)動(dòng)力定位油輪不定期外輸，天然氣通過(guò)管道外輸，從而實(shí)現(xiàn)了氣田的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)，為業(yè)界提供了一種全新深海油氣開(kāi)發(fā)模式。

3.1.2 創(chuàng)新半潛式儲(chǔ)卸油平臺(tái)母型船舶設(shè)計(jì)和建造技術(shù)

傳統(tǒng)半潛式平臺(tái)不具備儲(chǔ)油功能，立柱由壓載艙、空艙和通道等組成，立柱儲(chǔ)油技術(shù)尚屬空白。工程團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新立柱儲(chǔ)油總體布局設(shè)計(jì)方案，研發(fā)了凝析油艙室內(nèi)部多通孔減跨艙壁設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了立柱結(jié)構(gòu)構(gòu)造優(yōu)化[8]，既保障了液體暢通性也顯著提高了結(jié)構(gòu)連續(xù)性，形成業(yè)界最復(fù)雜的半潛式平臺(tái)多立柱結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力降低17%，疲勞壽命從30年提高到84年，節(jié)省鋼材量11%。成功解決了在平臺(tái)立柱中儲(chǔ)存兩萬(wàn)方凝析油的大容量?jī)?chǔ)油艙的難題，實(shí)現(xiàn)了世界首例多立柱凝析油儲(chǔ)存技術(shù)突破，同時(shí)使平臺(tái)負(fù)載與排水量比例從1/3提高到1/2.5，總計(jì)增加約7000噸可變載荷。

3.1.3 創(chuàng)新變吃水半潛式生產(chǎn)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)

國(guó)外技術(shù)規(guī)范(DNV、API)基于英國(guó)北?；蛎绹?guó)墨西哥灣等海域特征的研究成果，缺乏我國(guó)南海海域環(huán)境條件的相關(guān)研究成果，針對(duì)性不強(qiáng)。工程團(tuán)隊(duì)基于南海多個(gè)油氣平臺(tái)長(zhǎng)期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)資料，特別是近10年來(lái)研究成果，構(gòu)建了適合南海海域特點(diǎn)的深遠(yuǎn)海浪譜參數(shù)、風(fēng)譜、時(shí)距數(shù)學(xué)模型及精細(xì)化水文氣象參數(shù)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外技術(shù)規(guī)范在這片海域的參數(shù)空白，為優(yōu)化平臺(tái)船型、系泊方位，SCR立管疲勞預(yù)測(cè)與改善提供了精確、量化數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

基于研究成果，工程團(tuán)隊(duì)采用半潛式生產(chǎn)平臺(tái)馬修不穩(wěn)定性參數(shù)控制、多參數(shù)建模、深吃水周期偏移等技術(shù)，開(kāi)展了平臺(tái)浮箱增阻、主尺度對(duì)運(yùn)動(dòng)及穩(wěn)性影響的研究，使生產(chǎn)平臺(tái)的各項(xiàng)性能指標(biāo)得到了大幅度優(yōu)化，可以很好地適應(yīng)拖航和生產(chǎn)條件，以抵御南海極端惡劣環(huán)境。其中平臺(tái)的橫縱搖固有周期極限從40秒提高至43.8秒，浮箱寬高比達(dá)突破工業(yè)界常規(guī)小于2的限制，實(shí)現(xiàn)垂蕩和橫搖增阻，使垂蕩周期遠(yuǎn)離南海波浪主要能量分布區(qū)域，避開(kāi)了垂蕩與橫搖固有周期的不穩(wěn)定區(qū)域。

3.2 創(chuàng)新高效建造、精準(zhǔn)合攏和長(zhǎng)距離濕拖技術(shù)

針對(duì)超深水半潛式多立柱生產(chǎn)儲(chǔ)卸油平臺(tái)30年不塢修設(shè)計(jì)，比國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)(IACS)要求高4倍的建造精度要求，工程團(tuán)隊(duì)研發(fā)了以全流程變形預(yù)測(cè)、全數(shù)字化測(cè)量、計(jì)算機(jī)模擬搭載、精度回歸分析及預(yù)變形調(diào)整相結(jié)合的精度控制技術(shù)、50米跨距組塊與船體整體預(yù)變形及對(duì)接裝置局部變形協(xié)調(diào)控制技術(shù)、基于滑道建造模式和多維空間施工的均衡陣列式分段劃分技術(shù)，以及大噸位敞口式船體預(yù)斜回正橫向滑移裝船及高位浮卸技術(shù)。

3.2.1 創(chuàng)新超深水半潛式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油平臺(tái)首制船快速總裝高精度建造技術(shù)

首創(chuàng)了以全流程變形預(yù)測(cè)、全數(shù)字化測(cè)量、計(jì)算機(jī)模擬搭載、精度回歸分析及預(yù)變形調(diào)整相融合的精度控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了50米跨距組塊與船體整體預(yù)變形及對(duì)接裝置局部變形協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)控制，形成了基于滑道建造模式和多維空間施工的均衡陣列式分段劃分，以及大噸位敞口式船體預(yù)斜回正橫向滑移裝船及高位浮卸方案與實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了“深海一號(hào)”開(kāi)敞式船體的陸地快速建造、橫向裝船和近岸高位浮卸。

通過(guò)以上技術(shù)創(chuàng)新及工程實(shí)踐，僅用70天時(shí)間成功完成共28個(gè)立柱總段、總重約1.7萬(wàn)噸的總裝搭載，搭載精度±6 mm；用不足15個(gè)月的時(shí)間，完成3.35萬(wàn)噸半潛船體的建造，萬(wàn)噸工作量所需綜合時(shí)間，是代表行業(yè)領(lǐng)先水平的79%，國(guó)內(nèi)船舶企業(yè)的約40%。創(chuàng)造了同類型生產(chǎn)平臺(tái)世界第一的建造速度，為中國(guó)制造品牌創(chuàng)建貢獻(xiàn)了力量。成功實(shí)施了超大荷載(3.35萬(wàn)噸)、超大尺度(91.5米×91.5米×59米)的超深水半潛式多立柱生產(chǎn)儲(chǔ)卸油平臺(tái)船體的橫向滑移裝船，創(chuàng)造了荷載橫向轉(zhuǎn)移最大噸級(jí)世界紀(jì)錄。

表1 同類平臺(tái)建造工期對(duì)比

3.2.2 創(chuàng)新十萬(wàn)噸級(jí)超大結(jié)構(gòu)物大變形半漂浮精準(zhǔn)合攏技術(shù)

攻克了超大跨距柔性桁架式組塊雙梁吊裝變形控制技術(shù)，研發(fā)了超大型開(kāi)敞式船體半漂浮狀態(tài)下變形控制和對(duì)接捕捉系統(tǒng)，研制了基于人在“回路”的“近岸海況-船體/組塊/排吊耦合-計(jì)算可視化”的實(shí)時(shí)解算方法，解決了船體低吃水半漂浮、結(jié)構(gòu)物大變形高精度合攏等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了重量五萬(wàn)噸級(jí)(3萬(wàn)噸級(jí)半潛船體與2萬(wàn)噸級(jí)組塊)世界首個(gè)超大結(jié)構(gòu)物半漂浮精準(zhǔn)大合攏(圖7)[9]。

表2 合攏精度對(duì)比

圖7 上部組塊與下部船體大合攏

3.2.3 創(chuàng)新非流線型超大半潛式生產(chǎn)平臺(tái)長(zhǎng)距離濕拖技術(shù)

基于多浮體與拖曳纜的運(yùn)動(dòng)耦合分析方法，開(kāi)發(fā)了高運(yùn)動(dòng)慣量方形半潛平臺(tái)的三拖船精準(zhǔn)操控技術(shù)，解決了冬季季風(fēng)下跨渤海、黃海、東海-臺(tái)灣海峽、南海的多變海況、復(fù)雜地形、多海域的超大型浮體適拖難題，形成了10萬(wàn)噸級(jí)半潛式平臺(tái)長(zhǎng)距離安全濕拖方案，實(shí)現(xiàn)了世界首座十萬(wàn)噸級(jí)半潛式儲(chǔ)卸油生產(chǎn)平臺(tái)安全高效拖航，總航程1600余海里，總航時(shí)400余小時(shí)，平均航速約4.0節(jié)(圖8)。

圖8 拖航航跡及航行圖

3.3 創(chuàng)新超深水聚酯纜系泊系統(tǒng)、鋼懸鏈立管和水下生產(chǎn)設(shè)施安裝技術(shù)

復(fù)雜的南海海況、超深水的海洋環(huán)境、邊際的氣田開(kāi)發(fā)，攻克聚酯纜系泊系統(tǒng)和鋼懸鏈立管等應(yīng)用安裝技術(shù)難題在國(guó)內(nèi)尚屬首次。

3.3.1 形成南海1500米超深水多點(diǎn)系泊系統(tǒng)安裝技術(shù)

南海海況復(fù)雜惡劣，平臺(tái)系泊系統(tǒng)安裝既要保證快速高效，又要保證精度和質(zhì)量，確保30年服役期內(nèi)平臺(tái)安全。鑒于聚酯纜比常規(guī)鋼纜系泊系統(tǒng)系泊在控制平臺(tái)浮體偏差量、投資少等方面的優(yōu)勢(shì)，工程團(tuán)隊(duì)研發(fā)了系泊腿扭轉(zhuǎn)控制、聚酯纜安裝保護(hù)、雙錨機(jī)協(xié)同張緊和系泊系統(tǒng)快速回接等技術(shù)。實(shí)現(xiàn)16根系泊腿安裝精度指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，施工效率高于計(jì)劃，僅系泊系統(tǒng)快速回接一項(xiàng)，就節(jié)約了5天工期，較計(jì)劃節(jié)省超30%。

3.3.2 突破1500米超深水鋼懸鏈立管系統(tǒng)安裝技術(shù)

鋼懸鏈立管是深水浮式平臺(tái)的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，起到水上生產(chǎn)裝置與水下生產(chǎn)系統(tǒng)之間輸送物流的橋梁作用，相對(duì)動(dòng)態(tài)軟管鋼懸鏈立管抗疲勞強(qiáng)度是關(guān)鍵，其安全性對(duì)于整個(gè)油氣田的安全生產(chǎn)有著至關(guān)重要的意義。工程團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)況鋼懸鏈立管構(gòu)型模擬，發(fā)現(xiàn)了觸地區(qū)受力狀態(tài)規(guī)律，先后研發(fā)了鋼懸鏈立管被動(dòng)式限位裝置安裝、抗疲勞焊接質(zhì)量控制、反向牽引水下穿越平臺(tái)、張力轉(zhuǎn)換及立管提升就位等技術(shù)，順利完成了6寸鋼懸鏈立管的S型鋪設(shè)[10]，并確保其安裝質(zhì)量滿足南海惡劣海況30年服役壽命要求，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)鋼懸鏈立管自主安裝零的突破。

3.3.3 研發(fā)1500米超深水多類型水下生產(chǎn)設(shè)施安裝技術(shù)

“深海一號(hào)”能源站除了半潛式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油平臺(tái)主體和錨泊系統(tǒng)外，其他主要設(shè)施就是生產(chǎn)系統(tǒng)，包括位于1500米水深海底的11口水下采油樹(shù)、1套水下分配單元、2套水下臍帶纜終端、10套吸力錨、28套鋼性跨接管以及大量的臍帶纜軟管飛線等，這些水下結(jié)構(gòu)物最大尺寸達(dá)到21.2米×11.9米×8.7米，最大重量為242噸，最大安裝水深1526米。

工程團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)況模擬，形成了復(fù)雜海況環(huán)境下設(shè)施安裝方法，研發(fā)了水下大型結(jié)構(gòu)物超深水極限吊裝、超深水吊裝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)沿程共振分析、大直徑臍帶纜垂直鋪設(shè)、柔性管精就位等技術(shù)，高效完成了全套超深水水下生產(chǎn)設(shè)施和管纜安裝，使我國(guó)水下生產(chǎn)設(shè)施的自主設(shè)計(jì)和施工的能力得到進(jìn)一步提升。

4 工程管理創(chuàng)新

陵水17深水大氣田開(kāi)發(fā)和“深海一號(hào)”能源站建設(shè)是一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的超級(jí)工程，基于工程管理創(chuàng)新，融合經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和地質(zhì)油藏、工程技術(shù)研發(fā)成果，保障了工程安全高效收官。

4.1 創(chuàng)新“三井合一”深水勘探模式

以經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)預(yù)探井井位和全壽命周期井筒完整性具備評(píng)價(jià)井、開(kāi)發(fā)井的功能，改變傳統(tǒng)勘探-評(píng)價(jià)-開(kāi)發(fā)“三階段”間歇式接力模式，使開(kāi)發(fā)井?dāng)?shù)量減少20%，探井和評(píng)價(jià)井?dāng)?shù)量減少50%。縮短了油氣勘探開(kāi)發(fā)周期、降低了開(kāi)發(fā)井成本。

4.2 創(chuàng)新深水氣田開(kāi)發(fā)模式

解決了傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)深水分布分散、高含凝析油天然氣田經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)的難題。氣田的油氣水經(jīng)水下生產(chǎn)系統(tǒng)輸送至半潛式生產(chǎn)綜合平臺(tái)，處理合格的凝析油儲(chǔ)存在半潛式平臺(tái)立柱內(nèi)，通過(guò)動(dòng)力定位油輪不定期外輸，天然氣通過(guò)管道外輸，從而實(shí)現(xiàn)了氣田的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)，為業(yè)界提供了一種全新深海油氣開(kāi)發(fā)模式。

4.3 專家智能，精準(zhǔn)施策

中國(guó)海油充分認(rèn)識(shí)到“深海一號(hào)”能源站建設(shè)工程的艱巨和挑戰(zhàn)，成立以集團(tuán)公司專家掛帥的指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，在工程建設(shè)初期，指導(dǎo)制定工程重大實(shí)施策略，同時(shí)借助國(guó)際知名公司專家團(tuán)隊(duì)參與工程技術(shù)設(shè)計(jì)等；在重大技術(shù)方案決策，如吊裝合攏、長(zhǎng)距離濕拖等重大作業(yè)中充分發(fā)揮了技術(shù)權(quán)威的作用；工程建設(shè)過(guò)程中定期和不定期組織專家分析、研究解決實(shí)施中遇到的各種問(wèn)題。確保了工程實(shí)施始終走在正確的道路上。

4.4 整合優(yōu)勢(shì)資源,確保關(guān)鍵作業(yè)

匱乏的工程建設(shè)資源和疫情的嚴(yán)重影響，是制約工程建設(shè)質(zhì)量和進(jìn)度的重要因素，甚至起到?jīng)Q定性的作用。工程團(tuán)隊(duì)充分認(rèn)識(shí)到集中優(yōu)勢(shì)資源的重要性，工程建設(shè)伊始，進(jìn)行了從施工組織，到施工船舶裝備等充分市場(chǎng)調(diào)查，逐一分析合作伙伴的優(yōu)劣勢(shì)，制定科學(xué)合理的實(shí)施策略。如工程建設(shè)初期就超前鎖定稀缺的施工資源——世界上起重能力最大的橋式起重機(jī)“泰山吊”(起重能力2萬(wàn)噸)，世界第二的十萬(wàn)噸級(jí)半潛船“新光華”，及部分國(guó)際超深水施工作業(yè)船舶。優(yōu)勢(shì)資源確保了工程完美收官，創(chuàng)造了多項(xiàng)高難度作業(yè)世界紀(jì)錄。

4.5 安全管控全覆蓋,重要環(huán)節(jié)重點(diǎn)管控

安全管控貫穿工程建設(shè)全生命周期，多維度，無(wú)死角。設(shè)計(jì)階段，工程建設(shè)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用HAZID、HAZOP、SIL、FMECA等安全風(fēng)險(xiǎn)分析工具，對(duì)工程建設(shè)設(shè)施進(jìn)行了系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，制定了防范措施[11]，專人跟蹤落實(shí)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理，提高了本質(zhì)安全設(shè)計(jì)水平；建造階段，倡導(dǎo)人人都是安全員，識(shí)別有限空間作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，重點(diǎn)管控，應(yīng)用人員智能化定位信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了人員位置實(shí)時(shí)跟蹤和長(zhǎng)時(shí)間靜止報(bào)警，有效解決了有限空間施工的重大安全隱患?；诖髷?shù)據(jù)研究應(yīng)用和科學(xué)預(yù)測(cè)，平臺(tái)就位等重大作業(yè)成功避開(kāi)短天氣作業(yè)窗口影響等。成功實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)全過(guò)程無(wú)安全事故發(fā)生的優(yōu)秀成績(jī)，創(chuàng)造1900萬(wàn)安全人工時(shí)的中國(guó)海洋建設(shè)工程紀(jì)錄。

工程團(tuán)隊(duì)推崇專業(yè)的人干專業(yè)的事，協(xié)同業(yè)界專業(yè)質(zhì)量技術(shù)和管理團(tuán)隊(duì)并行質(zhì)量管控，多措并舉確保實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量目標(biāo)。從管理制度入手，持續(xù)內(nèi)控改進(jìn)，保證質(zhì)量管理持續(xù)提升。對(duì)標(biāo)國(guó)際知名公司管理標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)專家盯緊關(guān)鍵區(qū)域、嚴(yán)防重點(diǎn)區(qū)域，做好技術(shù)人員持證等級(jí)與工藝技術(shù)的匹配，保障工程質(zhì)量，沒(méi)有發(fā)生任何返工事件?！吧詈Ｒ惶?hào)”能源站投產(chǎn)至今，目前已經(jīng)歷多次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和內(nèi)波流臺(tái)風(fēng)，仍能安全平穩(wěn)服役，與前期嚴(yán)格把控工程質(zhì)量密不可分。

4.6 創(chuàng)新施工方法，提升工程建設(shè)效率

由于新冠疫情等不利的影響，工程建設(shè)總進(jìn)度曾一度滯后，尤其是船體建造進(jìn)度一度落后設(shè)計(jì)計(jì)劃30%。工程建設(shè)團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新“沙盤演練”直觀展示進(jìn)程方法，指導(dǎo)船體分段預(yù)制；質(zhì)量監(jiān)督隨報(bào)隨檢，合格通行，否則返工，提高人員勞動(dòng)強(qiáng)度縮短建造工期；岸吊和浮吊同時(shí)進(jìn)行分段吊裝搭載等等施工新方法，實(shí)現(xiàn)船體預(yù)制工期節(jié)約1/3，僅用15.5個(gè)月完成了平臺(tái)建造，創(chuàng)造了中國(guó)速度。在海管鋪設(shè)時(shí)，采用雙船聯(lián)動(dòng)，優(yōu)勢(shì)能力互補(bǔ)，既保證了質(zhì)量也保證了效率，最終一船組提前34個(gè)船天、另一船組提前46個(gè)船天，雙雙高效完成任務(wù)，創(chuàng)造一項(xiàng)中國(guó)紀(jì)錄。

5 結(jié)論與展望

“深海一號(hào)”能源站建成與陵水大氣田的成功開(kāi)發(fā)，極大地提高了我國(guó)海洋油氣自主開(kāi)發(fā)能力，促進(jìn)了以系泊聚酯纜、鋼懸鏈立管為代表的一批國(guó)產(chǎn)高端海洋裝備制造業(yè)的發(fā)展(圖9)。未來(lái)，隨著我國(guó)深水油氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)設(shè)計(jì)能力提升，將研制筒形FPSO、FLNG、SPAR、TLP等新型生產(chǎn)平臺(tái)，支撐不同規(guī)模、不同海洋環(huán)境油氣田高效開(kāi)發(fā)需求，必將進(jìn)一步帶動(dòng)海洋工程產(chǎn)業(yè)技術(shù)快速發(fā)展，形成具有中國(guó)自主特色的淺水、深水、超深水油氣田開(kāi)發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈工程技術(shù)和管理體系。

圖9 “深海一號(hào)”能源站外觀圖

“深海一號(hào)”能源站建成投產(chǎn)，提升了環(huán)華南地區(qū)特別是粵港澳大灣區(qū)和海南自貿(mào)區(qū)(港)天然氣穩(wěn)定供應(yīng)能力，將南海天然氣生產(chǎn)供給保障提升到每年130億方以上。未來(lái)將依托“深海一號(hào)”能源站這個(gè)樞紐，持續(xù)開(kāi)發(fā)陵水、永樂(lè)、寶島等深水/超深水氣田，為發(fā)展綠色低碳國(guó)民經(jīng)濟(jì)、建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)作出更大貢獻(xiàn)。