图为 " 海葵一号 " 与 " 海基二号 "。李浩玮摄(人民视觉)
"3,2,1,启动油井!"9 月 19 日,珠江口盆地海域,随着投产指令发出,水下机器人缓缓开启 300 多米深的采油树,汩汩原油喷薄而出,我国首个深水油田二次开发项目投产。
这一天,两个 " 能源重器 " ——亚洲首艘圆筒型浮式生产储卸油装置(FPSO)" 海葵一号 "、亚洲第一深水导管架平台 " 海基二号 " 携手上岗,标志着我国全类型深水油气装备的设计、建造和安装能力达到世界一流水平。
历时近 4 年,项目开发采用了什么新模式?建造应用了哪些新技术、新手段?记者进行了采访。
创新模式让开发成本降低近 10 亿元
国际上,通常将水深超过 300 米海域的油气资源定义为深水油气。我国首个深水油田二次开发项目由流花 11 — 1 和流花 4 — 1 两个油田组成,平均水深约 305 米,高峰日产油约 2700 吨。
1996 年建成投产的流花 11 — 1 油田,是开发难度极大的深水礁灰岩油田,历经多年开采,采出程度不足 20%。" 现在,流花油田开采寿命延长 30 年,迎来二次开发机遇。" 中国海油深圳分公司副总经理袁玮说。老油田焕发新生机,如何选取经济高效的开发模式是个难题。项目团队通过论证比选,提出 " 深水导管架平台 + 圆筒型 FPSO" 开发模式。这一模式有何新意?
先看 " 海基二号 ",它将生产系统从水下搬到平台上,主要负责原油开采和预处理。" 海基二号 " 总高度达 428 米,总重量超 5 万吨,导管架相当于 " 地基 ",支撑海上油气平台搭载的 300 余套设备,相比于以往全水下生产系统模式,能够大幅降低工程建设和生产成本。
再看 2.5 公里外的 " 海葵一号 ",它从传统的船型结构变为圆筒型结构,负责将 " 海基二号 " 开采的原油,处理成合格原油进行储存、外输。" 海葵一号 " 总重量约 3.7 万吨,最大储油量 6 万吨,每天可处理原油 5600 吨。相较常规船型结构,圆筒型 FPSO,对于各方向风浪流敏感性较低,可以更好适应深水环境;同时,体型更小、空间更紧凑、钢材用量少,储油效率明显提升。
最后是连接 " 海基二号 " 和 " 海葵一号 " 的水下管缆。7 条管缆总长度 69 公里,承担着油气资源、光电信号传输的重要作用。
" 开创‘深水导管架平台 + 圆筒型 FPSO ’的模式,推动项目开发成本降低近 10 亿元,让大量潜在的深水边际油田开发成为可能。" 中国海油深圳分公司流花油田开发项目副总经理王火平说。
" 能源重器 " 更稳当、更精细、更智能
" 海葵一号 "" 海基二号 " 创下多个首次,国内没有经验可借鉴,加之所在海域风向多变、内波流频发,给建造技术和工艺提出了更高要求。
有 " 定海神针 " 固定,扎根更稳当。
中国海油深圳分公司流花油田开发项目工程师王德洋告诉记者," 海基二号 " 导管架底部有 4 个边角,每个边角各有 4 根裙桩套筒、直径近 3 米,共 16 根,样子类似火箭底部的推进器。在打桩锤和水下机器人的配合下,16 根长约 170 米、直径约 2.7 米的钢桩,如同 " 定海神针 ",分别插入裙桩套筒、深深钉入海底,再用特质水泥将空隙填满。
针对 " 海葵一号 ",项目团队则采用多点系泊方式进行安装,12 条锚腿分为 3 组、每组 4 条,从东北、东南、西北 3 个方向提供稳定的系泊力。
有创新技术支撑,建造更精细。
建造要求有多精细?海油工程流花油田总包项目经理舒伟列举了几组数据:" 海葵一号 " 由 60 多万个零部件组成,90 多米直径的船体,集成 700 多台关键设备,电缆总长可绕北京五环路 5 圈还多,船体和上部模块间不足 6 米的高度需布置 2 万多米管线;船体由 120 多个异形分段组成,主尺寸公差必须控制在 25 毫米以内……
有孪生平台赋能,运行更智能。
扎根 300 多米的深水," 海基二号 " 导管架看不见、摸不着,如何进行监测运维?王火平说,380 组监测传感器、海底全剖面流观测平台等系统的安装,让 240 多公里外的陆地指挥中心,可以模拟生成一座数字孪生导管架,实现对风浪流等环境数据和导管架状态的实时监测,提升数字化运维水平。
" 海葵一号 " 则是全球首个集成海洋一体化监测、船体运动与系泊数字孪生等近 10 套数智化系统于一身的圆筒型 FPSO,可在台风期间实现远程遥控生产。前不久," 海葵一号 "" 海基二号 " 实现移动 5G 网络通信覆盖,为深水油气田数智化发展提供了更有力保障。
海洋油气勘探开发加快突破
近 10 年,全球七八成的新油气田发现在海洋,其中近 2/3 集中在深水区。我国深水油气勘探开发仍处于初期阶段,增储上产前景广阔。
中国海油联合国内 40 多家先进制造业企业,在流花 11 — 1 和流花 4 — 1 油田二次开发项目建设中,攻克一系列技术难题,带动产业链协同发展。
高盐高湿和风浪流等复杂海况,对 " 海基二号 " 导管架的钢材强度提出挑战。如果采用传统钢材,导管架下水重量将达到约 4.2 万吨,超过当时国内外建造场地、施工船舶等资源的极限承载能力。中海油研究总院工程研究设计院副院长付殿福介绍,他们联合国内各大钢厂进行试生产,自主研发了新型超高强钢厚板,攻克轻量化设计关键技术,使导管架减重约 5000 吨,节省材料及船舶改造费上亿元。
首个深水油田二次开发项目投产,是我国海洋油气勘探开发及工程技术装备飞速进步的缩影。过去 10 年," 深海一号 " 能源站推动海洋油气勘探开发能力向 1500 米超深水跨越;自主研发的 " 璇玑 " 系统打破国外垄断,精准控制地下数千米的钻头 " 瞄着 " 油层去、" 闻着 " 油味钻;深水、浅水水下采油树和海洋拖缆、海底节点地震勘探采集装备均实现国产化自主研发……
国家能源局公布的数据显示,2023 年我国海洋原油产量突破 6200 万吨,增量连续 4 年占全国原油增量的 60% 以上,助力国内原油 2 亿吨长期稳产的基本盘进一步夯实。