本刊記者 崔 燕
1971年,我國第一座自行設計建造的自升式海上鉆井平臺“渤海一號”在大連造船廠建成,該平臺交付使用后,在渤海灣內先后作業鉆井幾十口,并經受住了10級大風和1976年唐山大地震等帶來的嚴峻考驗。她的建成投產不僅見證了我國自行設計建造海上石油鉆井裝備從無到有的歷史跨越,也由此開啟了船舶檢驗局海洋工程檢驗業務的新篇章。我們一起探尋這座曾被譽為“國船之傲”的自升式海上鉆井平臺設計、建造以及檢驗過程中塵封已久的那些鮮為人知的秘密。
上世紀60年代以前,我國尚未進行過海上油氣的勘探作業。1964年1月,7000余名參加過大慶會戰的石油工人,披著松遼會戰的風塵,揮戈南征,奏響了渤海灣石油勘探開發的序曲。1964年12月20日,當鉆頭到達約2526米時,港5井發生強烈的井噴。此后,又連續打出了多口探井,均獲得高產油流,因此決定建立油田。因港5井地處北大港構造帶,大港油田由此而得名。
為了對渤海沿海石油延伸入淺海海區的油層進行鉆探作業,石油部委托負責造船的六機部幫忙為其設計建造海上石油鉆井裝置。隨后,六機部將該平臺的設計工作交由位于上海的產品設計三室,也就是現如今中國船舶集團第七○八研究所。作為國內造船及海洋工程領域佼佼者的七○八所,曾經開創了我國船舶工業史上許多第一。
談到“渤海一號”鉆井裝置的設計工作,據了解情況的老船檢人介紹,在當時來說,這是一件具有很大挑戰性的工作。因為屹立于渤海海域的鉆井裝置究竟應該是什么樣子,除了幾張照片外,國際上可供參考的資料幾乎為零。
上世紀60年代中期,國際上海洋工程裝備以及主要以鉆井平臺為主的石油勘探裝備均處于初步發展階段,既沒有相關規范標準,也沒有可供參考的船型。據記者了解,國際上第一本關于海洋工程類的規范標準也是美國船級社(ABS)于1969年才公布實施的。再加上有些專業,如海底地質和土壤等專業對于船舶設計人員來說比較陌生,一切都需要從零開始,難度可想而知。

熱烈歡送渤海一號冬季出海打井
1966年接到設計任務后,產品設計三室立即調配船舶設計領域的專家組成項目組,集中精力開始著手研究設計我國第一座移動式鉆井裝置。
據了解,自升式鉆井平臺由平臺、樁腿和升降機構組成,平臺能沿樁腿升降,一般無自航能力。工作時樁腿下放插入海底,平臺被抬起到離開海面的安全工作高度,并對樁腿進行預壓,以保證平臺遇到風暴時樁腿不致下陷。完井后平臺降到海面,拔出樁腿并全部提起,整個平臺浮于海面上,由拖輪拖到新的井位。鉆一口井一般需要3~4個月時間,鉆井平臺在移位拖航過程中,臺體浮在水面如駁船。因此,在設計中必須要兼顧海工建筑物與浮船的特點。
既然沒有海洋工程裝備的規范標準,就需要按照船舶檢驗局頒布的《鋼質海船建造規范》以及國外船級社相關的技術標準作為參考依據。同時,匯同船舶檢驗局專門對我國渤海地區氣候和海況條件進行調查和研究。

船檢局檢驗的我國第一座自升式鉆井平臺“渤海一號”
環境條件主要指氣象、水文和海底地質等方面的數據,這對于鉆井平臺的受力,安全以及技術操作具有決定性的影響,是初步設計最為重要的參考依據。與一般船舶不同的是,這種可以在海上移動的平臺,如在作業過程中遇到大風暴是不可能迅速轉移躲避大風浪的。所以,在設計之初需要測算出平臺能夠經受渤海灣地區五十年甚至上百年一遇的風、浪、潮流等特定環境的參數。設計人員需根據船舶檢驗局頒布的海船穩性規范,結合具有豐富渤海灣航行經歷的老船長的經驗,對水深30米以內的海區40~50年一遇的風浪數據做出預測和判斷。
據一篇“渤海一號”設計回顧的檔案資料顯示,該平臺在設計中還增加了很多有心思的設計,其中很多設計細節幾乎堪稱完美。例如,升船后供冷卻、衛生使用的海水如何供應,油、水艙暴露在空氣中的防凍絕緣,在位于井口區的防爆措施,井噴的消防逃生措施等等,都專門作了處理,是一件幾乎堪稱完美的作品。
1967年7月,船舶檢驗局大連辦事處收到了產品設計三室送審的30米自升式海上移動鉆井平臺的設計圖紙。后來,由于 “文革”影響,“渤海一號”建造計劃被擱置。
始建于1898年沙俄時期的大連造船廠,先后經歷了俄日殖民統治、中蘇合營、獨立經營、企業分建和整合重組的曲折而漫長的歷程。
上世紀70年代,隨著國家對大型船舶以及海洋工程裝備需求的增加,大連造船廠開始進行第二次大規模建設,在位于香爐礁新區新建10萬噸船臺、10萬噸碼頭,而老區則新增鋼材處理、平面分段流水線等。由此,大連造船廠成為國內首家具備10萬噸級船舶建造能力的船廠。
1970年8月28日,國家石油部重新啟動被擱置的“渤海一號”自升式鉆井平臺建造計劃。
接到任務后,大連造船廠立即開始著手進行生產設計和各方面生產準備工作。因廠內船臺已由其他船舶產品占用,最后只能將香爐礁工地原有的小船臺加以修建改造,用作建造“渤海一號”自升式鉆井平臺的施工場地。
現如今我們已經很難想象某個部門發一個文件,全國的高校、科研院所和企事業單位等一切可以組織、調動和召集起來的力量立即聯合起來,聲勢浩大地搞學術探討和產品研發。然而,“渤海一號”的設計、建造和檢驗過程就是設計單位、施工單位、船檢部門、高校等產學研各相關單位緊密配合,采取土設備和新工藝有效結合的辦法,攻克一個又一個關鍵技術難關而取得的合作成果。與船舶相比,海洋工程裝備的建造過程更為復雜,涉及的領域及單位、設備、產品、試驗項目更多。為了爭分奪秒,大連船廠已沒有了白天和黑夜之分,夜深了,技術部門的燈光還亮著,車間里工人們手里的焊光依然此起彼伏地閃爍。
1971年11月30日,我國第一座30米自升式海上石油鉆井平臺“渤海一號”建成交付,總長60.4米,總寬32.5米,型深5米,作業水深30米,最大鉆井深度4000米,結構舉升為4600噸,4支圓柱型樁腿依靠一整套液壓裝置將4600噸重的平臺自海面升到海平面9米的高度,進行鉆井作業。該平臺的成功交付打破了國際技術壟斷和封鎖。
1972年6月,“渤海一號”由大連造船廠用5300馬力拖輪拖往塘沽方向。同年9月, 通過長途拖航以及升降船試驗,“渤海1號”正式交付使用。1973年6月7日,船舶檢驗局大連辦事處完成檢驗工作,為其簽發證書。

船檢局檢驗的渤海五號自升式鉆井平臺

船檢局檢驗的渤海七號自升式鉆井平臺
1976年,唐山發生大地震,當時“渤海一號”正在海上升起作業,艏西艉東方向,位置大約位于唐山東南方向90公里處。雖然距離唐山很近,但“渤海一號”經受住了這次巨災的考驗。
1978年“渤海一號”自升式平臺獲得全國科技大會獎。
于天湧,曾任船舶檢驗局總工程師,先后參與“渤海三號”“渤海五號”的現場檢驗工作。已經年過八荀的于天湧老領導思維敏捷,語言清晰,給記者講述了船舶檢驗局海洋工程檢驗業務的全面開啟。
據了解,我國第一本海上移動平臺規范是船舶檢驗局委派大連辦事處組織編寫而成的,于1982年正式公布實施。而我國海上移動平臺建造及檢驗于20世紀70年代便開始了。其實,在我國海上移動平臺規范還未正式頒布之前,為了確保安全,船舶檢驗局主要采取的是臨時措施,來解決檢驗依據問題,也就是說依據船舶檢驗局制訂的《移動式近海鉆井平臺法定檢驗和入級檢驗暫行辦法》和采用國際通行的規則。

1982年船檢局頒布我國第一部海上移動式鉆井船入級與建造規范

移動近海鉆井船構造和設備規則
于天湧介紹說,雖然沒有親自參與我國首座自升式鉆井平臺“渤海一號”的現場檢驗和發證工作,但他在大連造船完成了“渤海三號”“渤海五號”的現場檢驗工作以及與挪威船級社驗船師共同完成上述平臺的聯合檢驗任務。同時向美國船級社驗船師(負責ABS船級大腳型鉆井船的進廠修理檢驗)了解了ABS對鉆井船的相關技術要求。這位來自基層的總工程師,具有對現場技術解決方案的把控能力,他表示檢驗過程是完成并實現要求以及積累經驗和提高的過程。搞聯合檢驗也應勇于說出自己的觀點,使問題的解決即合規又合理。應對檢驗現場可能出現的問題是驗船師學習積累經驗的過程,熟悉國家規范、規則和相關標準,要理性指導經驗,作到能結合我國以及船廠的實際情況,實現技術指標、使產品質量符合檢驗要求。海洋石油和天然氣開發的不斷增多,極大地促進了海上鉆井平臺建造工業的發展。西方先進船級社自1968年以來,先后制定了各自的海洋工程規范,以保障海上設施的安全。
1978年起,船舶檢驗局開始著手研究制定海洋工程檢驗規章和規范。1980~1984年間,先后公布了《海上移動式鉆井平臺入級與建造規范》《海上固定平臺入級與建造規范》,及《海上平臺安全規則》等等。在隨后的十余年內,又陸續制定了包括規則、規范、規程和須知在內的一系列海洋工程檢驗規章制度,使得海洋工程規范體系逐步充實和完善。為我國海洋工程事業的發展奠定了堅實的技術規范根基,助力中國海洋工程事業由淺海走向深海,實現一個又一個輝煌跨越。