黃維平：為海洋工程把脈

黃健

我國從2005年開始了大規模的深水油氣開發技術與裝備研究，經過“十一五”和“十二五”的發展，現已取得了明顯的進步，很多技術與裝備可謂是從無到有。海洋石油開發包括結構裝備支撐，機械裝備開采和加工石油及天然氣產品。海洋工程主要研究結構裝備的設計、建造與安裝。

黃維平在海洋工程領域摸索了十余載，可以說對這個行業有比較深入的了解，以至于他可以很冷靜地審視我國在海洋工程領域的發展：成果很多，進步很大，但問題同樣也存在。

自主研發是出路

目前，深水開發的模式有三種，剛性開發模式，柔性開發模式和混合開發模式。剛性開發模式也稱為干樹模式，由于可以在水面生產設施上直接進行井下作業，因此，適合于任何形式的油藏和任何品質的油氣田開發。其方便的修井特點用于稠油藏的開發是最經濟的解決方案，而用于輕質原油的開采或天然氣田的開發，則經濟性不及柔性開發模式。剛性開發模式為單鉆井中心，其井位分布范圍可達5公里。

柔性開發模式也稱為濕樹模式，它需要租用專業的井下作業船來完成修井及增產作業，因此，適合于不需要頻繁修井的輕質原油開采或天然氣田開發。而用于稠油藏的開發，其經濟性不及剛性開發模式。柔性開發模式為多鉆井中心，其井位分布范圍可達15公里。

混合開發模式有多種剛-柔組合形式，如海底生產系統回接至剛性開發系統或井口平臺與柔性開發系統的水面生產設施組合。適合于剛性開發系統井位范圍之外的補井或大區塊與周邊小區塊的開發等。

由于新能源的開發利用尚未實現大規模的商業化應用，石油作為主要能源仍然是一個國家的經濟命脈。全球大多數沿海產油國的陸地探明油氣資源已開采殆盡，尚無有工業開采價值的新發現，而海洋油氣特別是深水油氣發現卻屢屢見諸報端。據資料顯示，世界海洋石油資源量占全球石油資源總量的34%，約1000多億噸，其中已探明的儲量約為380億噸。目前，全球已有100多個國家在進行海上石油勘探，其中，有50多個國家已開展了深水油氣勘探。我國也位居其中，南海的深水油氣儲量令世人矚目，也令一些國家垂涎三尺。已經有我國的三大國有石油公司和受邀的國外石油公司在南海開展深水油氣勘探。

由于我國目前尚不能完全獨立自主地開發深水油氣田，為了保障能源安全和國家資源不被蠶食，我們只能采取與國外合作開發的方式來加速南海的深水油氣開發。殊不知，合作開發的代價是出讓部分油氣資源。這意味著我們用油氣資源換取了部分先進技術，在新能源沒有完全取代傳統能源的條件下，油氣資源的不可再生性使得這個代價略顯昂貴?！八?，我國應加快自主開發深水油氣田的步伐，盡早建立試驗工程”，黃維平為我國的海洋工程獻計獻策。

黃維平從事的研究工作是深水油氣開發裝備中的結構裝備，一次試驗中的偶然發現，他將學術研究聚焦到了海洋工程渦激振動與渦激運動。渦激振動是個傳統的學術問題，雖然已有比較成熟的理論和大量的研究成果，但深水油氣開發裝備的出現仍然使它應對不暇。大長細比的彈性結構和剛性或彈性柱群的渦激振（蕩）動都是傳統渦激振動研究不曾涉及的范圍，其最大的區別在于流固耦合的強弱。經過十余年的研究，特別是在美國Texas A&M大學一年的訪問研究，他已經在該領域積累了豐富的研究經驗和可喜的研究成果，對海洋工程渦激振動和渦激運動有了自己獨特的認識和理解，提出了一些改進的數學模型及相應的計算方法，研發了一些試驗裝置及相應的試驗方法。

創新研發是關鍵

油價的低迷放慢了深水油氣開發的步伐，海洋油氣開發特別是深水油氣的勘探開發進入了寒冷的冬季，海洋工程也面臨嚴冬的考驗。但從另一個角度來看低油價的影響，也許這給了我國海洋工程行業難得的發展機遇。工程項目的減少給了我們更多的研發時間，我們應該借此契機加快深水油氣開發裝備的自主研發進程。

黃維平通過不斷的研究積累，提出了創新研發深水浮式平臺與立管系統的思路——當設計全新結構或提高結構性能較為困難時（現有的幾大類浮式平臺都已經歷了兩個高油價時期的大密度、高強度的研發），可以從降低結構或/和建造以及海上安裝成本出發來開發新結構，從而達到自主設計建造的目標。降低結構成本是通過優化設計來降低結構自身重量，從而提高結構的承載比；降低建造成本則是通過結構優化設計來簡化結構的建造工藝，從而縮短建造周期；降低海上安裝成本主要是將上部組塊和下部殼體的集成規劃在碼頭完成，從而避免海上安裝時使用大型起重安裝船并縮短海上作業時間。正是基于這些理念，他提出了S-Spar、Tri-Truss Spar和S-Cell Spar三種新型Spar平臺以及新型延展式張力腿平臺（ETLP）的概念。

談起關于深水立管系統的研究，黃維平感觸頗深，這是他這些年來最難以割舍、也最引以為豪的情懷。2005年在美國第一次接觸深水立管時，對他來說還是一個全新的領域。經過十年孜孜不倦的研究，如今已積累了豐富的研究經驗和豐厚的研究成果。特別是在深水立管力學與渦激振動兩個領域，花費了他太多的精力和智慧。在已經獲得的31項發明專利中，有近2/3是這兩個領域的創新成果。他把這些歸功于這個時代——深水油氣開發和計算機技術的進步，創新的靈感來自于深水油氣開發，創新的成果依托先進的計算機及其計算技術。

對這些創新性的研究成果，黃維平和他的團隊采取了謹慎的態度持續地進行理論和試驗驗證，以確保研究成果經得住時間的考驗，保證專利的真實可靠性。提到專利，他認為這是影響我國自主開發深水油氣田以及深水油氣開發裝備發展道路上的一個不利因素。要規避專利的封鎖，創新是關鍵，特別是結構的創新，它可以帶動其它裝備技術的發展。

經過“十一五”和“十二五”的研究，我國的深水油氣裝備理論和技術都有了快速的發展，出現了一批創新性的成果。在新結構設計方面提出了一些擁有自主知識產權的結構形式，并得到國家專利的保護。但由于海洋工程投資大、風險高，且我國的深水油氣開發項目較少，因此，這些成果仍禁足于試驗室中。對此，黃維平建議“適時建立深水油氣開發裝備的試驗工程，以盡快完成我國深水油氣開發裝備從試驗室到實際工程的跨越”。endprint

傳承星星之火

生于上世紀50年代的黃維平，經歷了那個特殊年代的動蕩與不安。在煉油廠當工人的他始終沒有放棄對知識的追求，但一直沒有得到深造的機會。直到1977年恢復高考，使他的人生軌跡從此發生了轉變。每當談到自己的求學經歷，他總是十分感激改革開放給他帶來的機遇。

在大慶石油學院，也就是現在的東北石油大學，黃維平完成了石油礦場機械專業的本科學業，畢業后回到了他熟悉的煉油廠。在設備研究的工作中，他深感知識的不足而產生了繼續深造的愿望。四年后，他順利考取了大連理工大學工程力學專業研究生，畢業后留校工作，并完成了結構工程專業的博士研究生學習，隨后進入西南交通大學從事博士后研究。

一個時代造就一代人，由于經歷和年齡的關系，黃維平總是十分珍惜每一個來之不易的學習機會。盡管在同學中始終是年長者，但不甘落后的精神使他的學習勁頭毫不落后于年輕人。也正是他的豐富閱歷使他能夠在面對就業選擇時比較從容，本是力學專業的他卻從事了看似毫不相關的海洋工程工作，對此他只用“結構本身是相通的，只是荷載和用途不一樣”一句話帶過，可見他的實力和自信是成正比的。因為對他來說，只要基礎扎實，觸類旁通便不是問題。如今在電話那端回憶當年點點滴滴的他，不禁感嘆道“本科的石油專業背景給了我科研和教學的知識支撐，研究生的力學和結構專業基礎給了我科研和教學的理論支撐，使我能夠在海洋工程領域游刃有余；而中國海洋大學給了我施展才能的舞臺，我深深地感謝這些培養和支持我的母校！”

就這樣，黃維平在海洋工程領域沉浸了十余載。除了正常的本科和研究生教學與科研工作外，他還培養了50余名研究生。下一代象征著希望，他們肩負了發展我國海洋工程事業的重任，身為傳道授業解惑者的他也深感身上的責任和壓力。也正是這份期盼，使他在學術上對學生嚴格要求、悉心指導、耐心解疑；在生活上體貼關心，使學生能夠集中精力做研究。他最喜歡的學生是能夠在學術討論中反駁自己的學生，因為，這能夠激發他深入地思考。黃維平最想對學生說的一句話就是“不要只學習知識，要培養運用掌握的知識認知和解決工程問題的能力，這才能稱得上是合格的學生”，“當然，這個要求對學生來說比較高，也并不容易?！彼蛉さ卣f。無論如何，培養起新一代可以支撐起海洋工程事業的接班人是不易的，任重而道遠。

即將邁入順耳之年，黃維平希望在退休之前，能夠最大限度地發揮自己的光和熱。他認為深水立管動力學問題中還有兩個問題——內流的影響與幾何剛度計算的張力取值沒有很好地解決，由于初步的研究結果與已有的結論不一致，甚至相悖，因此，必須有充分的理論和試驗數據來證明他的正確性。十幾年來，他始終沒有放棄對這兩個問題的研究與探索，并希望在退休前能夠有所收獲。盡管此項研究是對已有研究結論的質疑，甚至是顛覆，但對科學的追求使他欲罷不能。對此，也曾有專家善意地提醒他謹慎從事，他接受了專家的建議，選擇做更深入的研究，而不是草率地發表初步的研究成果。

為海洋工程把脈，問題很多，差距很大，但我們也不應氣餒而停滯，路在腳下，找準目標，選對方法，繼續努力拼搏是海工人要做的事。時間在流逝，一代人老去，新一代人成長起來，技術、方法或許早已更新，但不變的是精神，是海工人堅持不懈、奮勇向前的精神，它不會隨著時光的消失而漸漸淡化，相反，它會不斷地傳承下去，愈久彌新。endprint