中國第一座半潛式鉆井平臺“勘探三號”

本刊記者 崔 燕

提起我國海洋工程裝備，也許大家首先想到的是“海洋石油981”深水半潛式鉆井平臺。但在此之前，有一艘被譽為“中國現代海上工程標志”的半潛式鉆井平臺投產37年來至今仍然屹立在我國海南三亞灣海域作業，她就是我國自行設計和建造的第一座半潛式鉆井平臺“勘探三號”，曾獲得1985年度國家科技進步一等獎、1986年度國家金獎、交通部“重大科技成果一等獎”等殊榮，并且同時具有船舶檢驗局（中國船級社）和美國船級社頒發的入級證書。她的建成投產不僅對中國造船業來說是一個重要突破，更對我國海上石油開發具有重要意義，同時也推動了船舶檢驗局海洋工程檢驗業務的興起和發展。

1982年，船檢局完成“勘探三號”圖紙審查以及主題結構的建造檢驗

海工裝備建造開啟自主建造模式

我國海洋石油的勘探開發始于上世紀60年代初，當時的石油部提出“上山下海，以陸推?！钡暮Ｑ笫桶l展戰略。1966年12月31日，中國第一座海上平臺屹立在渤海灣，1967年6月14日，喜獲工業油流，從此揭開了中國海洋石油勘探開發的序幕。

上世紀70年代，隨著我國對大型船舶以及海洋工程裝備需求的增加，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”在大連造船廠建成交付。

改革開放后，我國更是加快了海洋石油工業發展的腳步。對此，國務院機械工業委員會專門成立了海上石油開發設備領導小組，在立足國內開發近海石油的同時，針對海洋石油勘探開發投資高、風險大、技術復雜等特點，在堅持獨立自主、自力更生的原則下，中國海上石油勘探開發可以采取平等互利的貿易方式，與外國石油公司建立商務關系，開展對外合作。

然而，要想加速我國海洋石油的勘探開發，所需要的海工裝備則必不可少。由于海上探油與陸地不同，對設備的要求非常專業，當時我國還沒有這樣的設備，曾一度打算從國外進口或租用專門的海上石油鉆探船，但外國石油公司不是要價極其昂貴，就是提出派專家作業和共享探勘資料等要求，伺機掌握我國的海洋石油資源數據。為了開展海洋石油勘探，決定建造一艘屬于我們自己的鉆井船。

談到“勘探三號”的設計和建造。其實早在1971年，國家計委就曾提出設計一艘單體中心轉筒拋錨式鉆井船的任務。為此，由708所、海洋地質調查局與上海船廠三家單位共同聯合成立設計組，在1974年提出5個設計方案，經過最終評選決定采用半潛式鉆井平臺這一建造方案。

據了解，半潛式鉆井平臺較自升式鉆井平臺的抗風浪性能更好，并且可以在較深海域進行鉆探作業。但缺點是半潛式鉆井平臺技術更為復雜，體積龐大，當時世界上只有少數造船工業發達的國家能夠建造，且造價非常昂貴。對我國造船工業來說，不僅缺乏經驗，而且包括六機部和交通部在內所有現有的船臺、船塢、建造場地、設備，按照傳統的造船工藝，都沒有條件建造此類海上特種用途的半潛式鉆井平臺。

記者查閱了當年“勘探三號”的設計和建造檔案資料，該平臺是中國第一座半潛式鉆井平臺，隸屬中國石化集團上海海洋石油局，由708所、海洋地質調查局和上海船廠三家單位合作完成設計和建造。

據了解情況的老船檢人介紹說，“勘探三號”半潛式鉆井平臺的設計方案是所有合作單位共同完成的，設計建造標準嚴格按照船舶檢驗局1982年頒布的《海上移動式鉆井船入級與建造規范》，并且滿足國際海事組織（IMO）可移式海洋鉆井裝置（MODU）規則的規定。在設計中，設計師更是對每一個節點都作了精心研究，主體結構、總體布置以及主要尺度和參數，方案初步確定后，更是開展了各種模型的試驗，包括平臺的運動特性試驗、海流力試驗及大量的計算工作，在此基礎上最終確定了平臺的形狀和主尺度。

探勘三號正在建造中

“勘探三號”平臺為矩形、雙沉墊、非自航半潛式鉆井平臺，總長91米，寬71米，由6根大型立柱、一座箱式甲板、一座高聳入云的井架和兩只潛艇式的沉墊組成。從沉墊底部到平臺上的甲板有35.2米，相當于一棟12層高的樓房，如果再加上井架頂部的高度足有100米，看上去很像一座島嶼一樣。

“神仙工藝”+“奇妙吊裝”

1979年11月，隨著沉墊分段開始放樣下料，“勘探三號”建造工作在上海船廠全面啟動。

上海船廠的前身是英商英聯船廠和招商局機器造船廠，1954年并入交通部，1982年6月，由交通部劃歸中國船舶工業總公司領導，1985年3月改名為上海船廠。新中國成立后很長一段時期，上海船廠的主體業務以修船為主，長期積累的技術經驗，為工廠自行設計制造新船奠定了堅實的基礎。在這里曾經創造過很多中國第一。

建造“勘探三號”的最大困難是如何把面積4200平方米、重達2000余噸的大型平臺甲板，在相當于12層樓高的空中與6根直徑9米的巨型立柱準確定位合攏。據了解，當時國外有三種建造方法：一是下沉法。在水深30米以上的天然無風港內，沉墊、立柱沉入水下，再與水面上的平臺甲板合攏。二是吊裝法。沉墊和立柱先在特殊船臺上或船塢內合攏，然后用大型浮吊把平臺甲板分段，依次吊至立柱上進行高空合攏。三是液壓頂升法。在合攏水面打入直徑1.8米，長70米的合金鋼管樁8根，在樁上安裝液壓千斤頂，把平臺甲板頂到要求的高度，再與立柱、沉墊合攏。

但當時國內既沒有這樣的場地和設備，也沒有這樣的條件。這一難題一直困擾著時任上海船廠設計科科長的祝源鈞。祝源鈞，1948年畢業于上海交通大學造船工程系，長期從事造船技術工藝工作，在長期的生產實踐中積累了豐富的經驗，在造船理論上具有很深的造詣和開創性智慧。

一天，他走在海邊的沙灘上，突然看到海面上正在救人的場面，救生圈一沉一浮，突然的靈感，觸發了他的思路，于是連奔帶跑趕回去，奮筆疾書地寫起來，這就是“浮力頂升法”的雛形。在上海船廠附近寬廣的黃浦江面上，采用三只方駁，類似浮碼頭，也稱之為“工裝駁”，以及在船臺上建造并已下水的兩只沉墊（鉆井平臺底部兩只下浮體，每只90米長×14米寬×6米高），作為水上合攏、組裝整座鉆井平臺的工裝設備。這個方案的巧妙之處在于，在水面上的浮力調節三個“工裝駁”和兩個“沉墊”之間的吃水差，巧妙地把每根9米×25米高的6根立柱分成若干段，用一段一段疊加焊接頂升方法在水面上把一個相當于足球場大小的甲板平臺頂升至距沉墊25米高的位置，然后同兩個沉墊合攏組裝焊接成一體，成為整座海上鉆井平臺。這一極具開創與創新的工藝，得到了當時上海船廠各位領導以及廣大工程技術人員、工人師傅的傾力支持。

1981年7月4日，我國著名科學家錢偉長會同幾位有關力學專家，專程赴上海船廠考察“勘探三號”建造中的“浮力頂升法”。經現場實地調研，錢偉長充分肯定了這一獨創性的先進工藝，并指出：“要采取措施保護我國科技人員的這一創舉。

在“勘探三號”建造過程中應用的“浮力頂升法”這一建造合攏方法，經實踐證明，是科學、合理且成功的，為國家節省了大量的基建投資，引起了國內外專家、媒體的高度關注。

“勘探三號”平臺主體部分建造完成后，高聳入云的井架安裝也是一道難關，井架自身高度為56米，重105噸，要將它豎起來安裝在近40米高的鉆井平臺上，也就是說井架頂端位于水面高度至少要90米，可當時上海最大的500噸浮吊最大的高度只有64米，該怎么辦？上海船廠派出安裝車間和起運車間精兵良將組成突擊隊，日夜戰斗，制定周密和詳細的吊裝方案。經過一系列周密的計劃和準備后，一個全新而完整的整體吊裝方案形成了。

1984年3月27日清晨，隨著現場指揮號聲的響起，“向陽4”號浮吊漸漸挨近井架，將吊鉤系在井架腰間徐徐升起，提升到60多米高時，忽見井架身子一斜，浮吊頂端的把桿頭不偏不斜地插入井架第六節的框架內，然后浮吊嫻熟地轉了個方向，將井架從碼頭舉到“勘探三號”平臺上就位安裝。一連串動作，錯落有致，一氣呵成，像變魔術一般，后來，這次整體井架吊裝為上海船廠稱為“奇妙的吊裝”。

“勘探三號”整體建造已初見雛形。接下來更重要的工作就是各種設備的安裝和調試。這座具有國際先進水平的鉆井平臺，技術含量很高，船上各類裝備860臺，共計8600多臺件，全部安裝工程相當于3艘萬噸級船舶的機電工程量。另外，該平臺上設有地質樓、報務室、應急發電機室、水文氣象室、中心控制室和居住室等現代化的生活設施，水電通訊一應齊全，甲板頂還有可供直升飛機起降的停機坪，以及一應俱全的現代化生活設施。

統計顯示，在設計建造“勘探三號”的整個過程中，上海船廠的建設者同心協力、群策群力，共提出合理化建議和技術改進144項。

海工裝備檢驗業務的發展

隨著我國沿海大陸架石油和天然氣的開發，也帶動了船舶檢驗局海洋工程檢驗業務的全面開啟。船舶檢驗局開始全面規劃海洋工程檢驗業務的發展，組織力量設立海洋工程檢驗專業領域的隊伍，開始著手研究制訂相關規范和規章制度，先后公布了《移動式平臺檢驗暫行辦法》《移動平臺規范》《固定平臺規范及平臺安全規則》等。改革開放以后，隨著海洋工程檢驗業務的增加，船舶檢驗局開始擴大國際交往，派員赴國外接受培訓，為全面開展海洋工程檢驗服務奠定了堅實基礎。

在我國引進外資開發海洋石油的形勢下，外國船級社隨同外國石油公司陸續進入我國海洋石油工業領域。為此，船舶檢驗局與有關船級社在簽訂船舶技術檢驗合作的基礎上，進而簽訂有關海洋工程檢驗合作的協議，開啟與外國船級社在海洋工程檢驗領域的全面合作。

據當年知情的老船檢人講，對“勘探三號”半潛式鉆井平臺進行建造和入級檢驗是船舶檢驗局開展近海工程業務發展的重要項目之一。

“勘探三號”半潛式鉆井平臺設計圖紙的審查以及主體結構的建造檢驗工作于1982年完成，船舶檢驗局在“勘探三號”的建造入級檢驗中做了大量的研究和計算工作。其中，包括應用大型電子計算機進行總體強度計算；選定假定鉆井船撐結構斷裂及拖航中劇烈搖擺等十三種工況進行強度校核，從而保證該平臺在中國各海區可能遭遇的任何惡劣海況時的結構安全。船舶檢驗局驗船師對該船主體結構重要節點的結構形式、負荷傳、鋼材選用、焊接工藝及無損探傷等方面提出了詳細意見，使該船的38個重要節點均具有良好的抗疲勞特性和工藝性能，這些節點百分之百經過磁粉探傷及超聲波探傷，全部合格?！翱碧饺枴睉{借安全可靠的建造工藝，以及先進的設備，完全達到20世紀70年代國外同類海上石油鉆井平臺的先進水平。

“勘探三號”半潛式鉆井平臺

“勘探三號”半潛式鉆井平臺

據當年參與聯合檢驗工作的驗船師介紹，參與聯合檢驗工作更加考驗驗船師的技術服務能力，驗船師不僅要熟悉相關規范的要求，還應該勇于說出自己的觀點，在平臺建造過程中，遇到問題的時候能夠快速地幫助船廠解決。

1984年6月，在各方共同努力下，“勘探三號”系泊試驗、遠程拖帶及海上綜合試驗取得成功。1984年7月7日，歷時近10年，歷經無數艱難曲折和困難的“勘探三號”，終于在上海船廠建造完成，正式交付上海海洋石油局。

現如今我們看到的“勘探三號”鉆井平臺，曾于2007年在友聯船廠經過生活區改造，2009年經過結構改造，2012年進行了鉆井設備、壓載系統以及高壓管線升級改造之后，正在我國南海海域進行鉆井作業，該平臺投產37年來，足跡遍布我國東部和南部海域、緬甸海域及俄羅斯薩哈林海域，與國內外石油天然氣公司合作，先后在東海、南海海域發現諸多油氣田，為我國勘探開發出海上高產油氣田立下赫赫戰功，是我國名副其實的大國重器。