“藍鯨1號”半潛式深水鉆井平臺

任輝

細(xì)數(shù) 2017年我國的重大科技成果，“在南海神狐海域首次成功試開采可燃冰”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，我國科技和工程人員創(chuàng)造了人類可燃冰開發(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分外搶眼，這就是保障此次可燃冰試開采工程圓滿成功的“藍鯨1號”半潛式深水鉆井平臺。

“藍鯨1號”半潛式深水鉆井平臺由煙臺中集來福士海洋工程有限公司建造，長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，適用于全球深海作業(yè)。與傳統(tǒng)單鉆塔平臺相比，“藍鯨1號”配置了高效的液壓雙鉆塔和全球領(lǐng)先的西門子閉環(huán)動力系統(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)運而生的大國利器

人類使用石油、天然氣等化石能源由來已久。然而隨著全球經(jīng)濟的發(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，美國人率先在美國西海岸發(fā)現(xiàn)了油田，拉開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)比較簡單，造價和建設(shè)難度都較低。但隨著不斷的勘探開發(fā)，淺海地區(qū)的油氣田資源也越來越少，人們又把勘探的重點轉(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1000米的深海海底。除此之外，一種同樣蘊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。我國境內(nèi)已探明的可燃冰儲量，能滿足100年的能源使用需求。因此，對可燃冰的開采利用意義長遠。

那么，要開采深海的石油甚至可燃冰，傳統(tǒng)的鉆井平臺就派不上用場了。在水深超過千米的區(qū)域，無法將鉆井平臺用支架固定在海底。為了解決這個難題，一些可以自由航行的鉆井設(shè)備被研發(fā)出來，其中最為重要的就是半潛式深海鉆井平臺，而“藍鯨1號”正是這種鉆井平臺中的先進代表。

乘風(fēng)破浪的海上堡壘

廣闊的海面上，鉆井平臺就像一葉孤舟，隨時會遭遇臺風(fēng)、海流的強力沖擊。因此，建造團隊以能夠抵御16級臺風(fēng)為目標(biāo)，給“藍鯨1號”打造了一副堅不可摧的鎧甲。“藍鯨1號”重達43000噸，立柱和平臺使用的鋼板厚達100毫米，是我國最負(fù)盛名的鋼鐵廠——鞍山鋼鐵廠歷時3個月，通過一次次試驗，不斷調(diào)整加工方法，最終生產(chǎn)出的超高強度鋼板。而立柱與平臺間的焊接技術(shù)，則是建造團隊通過1年多的試驗，歷經(jīng)幾千次技術(shù)調(diào)整所研發(fā)的，大大提升了“藍鯨1號”平臺的安全性。

穩(wěn)如泰山的定海神針——“藍鯨1號”的定位系統(tǒng)

“藍鯨1號”行駛在海面上的時候，就是一艘平穩(wěn)的大船，但它的使命是深海鉆探。進行深海鉆探時，“藍鯨1號”漂浮在海面上，它聯(lián)結(jié)的是深深鉆進海底的纖細(xì)鉆桿，這就要求即使遭遇強烈的臺風(fēng)、海流，“藍鯨1號”也必須牢牢停留在原地，否則就會發(fā)生鉆桿折斷的慘劇。“藍鯨 1號”之所以能夠被稱為全球最先進的深海鉆井平臺，就在于它配備了全球最先進的DP3動力定位系統(tǒng)。而DP3動力定位系統(tǒng)的作用就是：通過收集“藍鯨1號”底部8個推進器的轉(zhuǎn)速、方向，以及風(fēng)、浪、海流等環(huán)境參數(shù)，進行精密計算和分析，并實時控制8個推進器的轉(zhuǎn)速和方向，確保“藍鯨1號”在臺風(fēng)、海流的襲擊下巋然不動。在南海試采可燃冰時，第2號臺風(fēng)“苗柏”正面襲擊了正在鉆探的“藍鯨1號”，臺風(fēng)中心最大風(fēng)力11級、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

“藍鯨 1號”采用了全球領(lǐng)先的雙鉆塔結(jié)構(gòu)，一個鉆塔負(fù)責(zé)鉆井，另外一個鉆塔負(fù)責(zé)處理并聯(lián)結(jié)鉆桿。由于“藍鯨1號”鉆井高達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)一個井心鉆探時，另外一個井心就可以不斷地把3根15米長的鉆桿聯(lián)結(jié)成一根45米長的鉆桿，源源不斷地提供給鉆井的井心使用。這樣一個雙鉆塔的鉆井系統(tǒng)，可將“藍鯨1號”的工作效率提升30%。

電力和液壓雙保障，提供強大動力

驅(qū)動這套鉆井系統(tǒng)的是強大的電力和液壓供應(yīng)。“藍鯨1號”上的電力系統(tǒng)所能提供的電力足夠一個人口達 50萬的小城市使用，而在電腦的控制下，該電力系統(tǒng)還可以根據(jù)工作強度智能地調(diào)節(jié)工作效率，在閑置的時候自動關(guān)閉其中一些發(fā)電機，這樣可降低鉆井平臺11%的油耗，主機的維護費用更是節(jié)省了一半。而這些充沛的電力又驅(qū)動著全球最大、裝載了16萬升液壓油的液壓動力站，這套復(fù)雜的系統(tǒng)擁有5000多米高度清潔的管道，液壓壓力達到了300千克。正是這樣天衣無縫的配合，賦予了“藍鯨1號”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的一座鉆井平臺。

船員們出海作業(yè)，在海上一待就是幾個月。因此，“藍鯨1號”上建有完善的生活區(qū)，每個宿舍里都有兩間獨立的房間，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，“藍鯨1號”上還有健身房，供船員們鍛煉身體。

防噴器是鉆井平臺上非常重要的裝置，它的作用是在試油、修井、完井作業(yè)過程中用來關(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，一家英國石油公司的鉆井平臺在墨西哥灣開采石油時，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 2萬平方千米的海域，由此可見防噴器對鉆井平臺的重要性。目前，單個防噴器的價格高達800到1000萬美元，因為價格昂貴，很多鉆井平臺只配置1臺，但“藍鯨1號”卻是2臺的豪華配置。