習近平總書記在2018新年賀詞中提到了十項科技創(chuàng)新和重大工程,其中就有首次海域可燃冰試采成功,可燃冰項目美國還在研究,日本也在去年五月份宣布基本開采成功,而中國這次領跑可燃冰開采,的確是歷史性的突破,能夠把可燃冰開采出來,全靠這個超深水鉆井平臺“藍鯨1號”,這可是全球最大的海上鉆井平臺。
記者去到藍鯨1號里面,帶您參觀這個37層樓高的海上巨無霸。
“藍鯨1號”能鉆透喜馬拉雅山
2017年5月10號,中國南海北部的神狐海域,一股來自海底深處的氣體迸發(fā)出橘紅色的熊熊火焰,當這團照亮南海海面的火焰燃燒60天后,中國也向全球宣布:中國首次可燃冰試采在產氣時長和產量兩個領域創(chuàng)造了新的世界紀錄,試采獲得空前的成功。
可燃冰,是一種天然氣與水在高壓下形成的深海沉積物,能量比相同體積的石油高出10倍,中國境內已探明的可燃冰儲量,能滿足100年的能源使用需求。因此,這對于原油對外依存度高達65.4%,天然氣對外依存度34%的中國來說,有著毋庸置疑的戰(zhàn)略意義。
試采結束后,依靠自身的動力系統,“藍鯨1號”以每小時18.5公里的速度,長途跋涉,回到了自己的母港——山東煙臺中集來福士海洋工程有限公司的碼頭?！督洕胄r》記者來到煙臺,探訪“藍鯨1號”的風采。
煙臺中集來福士“藍鯨”系列超深水鉆井平臺項目經理楊鵬:平臺下目前“藍鯨1號”正處于溫停、和升級的狀態(tài),溫停,通俗講也就是鉆井平臺沒有完全停機,而是保持一定的工作狀態(tài),隨時能夠出發(fā)再次執(zhí)行任務。
藍鯨是地球上最大的動物,以藍鯨命名眼前的這個海上巨無霸真是名副其實,站在它面前,真正感覺到了自己的渺小。
十年前,這里還只是山東煙臺一個普通的港口,如今,這里已成為中國最大的鉆井平臺建造基地,在距離“藍鯨1號”不遠的地方,還停靠著它的姊妹船“藍鯨2號”以及更多的鉆井平臺。
楊鵬:“藍鯨1號”空船重量達到43000噸,為什么這么重?因為深海鉆井平臺需要很好的抗風浪、抗浪涌的能力。另外,“藍鯨1號”也是全球面積最大的半潛式鉆井平臺,整個平臺擁有27354臺設備,4萬多根管路,高度達到118米高,我們看到它和一個足球場面積相當。
行駛在海面上的時候,“藍鯨1號”就是一艘平穩(wěn)的大船,但它的使命是深海鉆探。深海鉆探時,“藍鯨1號”漂浮在海面上,它連接的是細細的鉆桿深深地鉆進海底,這就要求即使遭遇強烈的臺風、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。而DP3動力定位系統的作用就是:通過收集“藍鯨1號”底部8個推進器的轉速、方向,以及風、浪、海流等環(huán)境參數,進行精密計算和分析,并實時控制8個推進器的轉速和方向,確保“藍鯨1號”保持在颶風、海流的襲擊下巍然不動。
楊鵬:在南海試采可燃冰時,遭遇12級臺風,但是“藍鯨1號”牢牢停留在原地不動,保證了可燃冰的持續(xù)開采。
中國的科學人員在南海1200多米的海底探測到了可燃冰,要想把這些可燃冰采集回來,需要一套極為特殊的鉆井系統。
楊鵬:其實,在1000多米的深度開采可燃冰,對“藍鯨1號”來說是小菜一碟。因為它的鉆井深度突破全球紀錄,最大作業(yè)水深3658米,最大鉆井深度15250米,也就是說鉆井深度超過全球最深的海溝馬里亞納海溝,甚至超過全球最高的山峰喜馬拉雅山。
鉆井系統,是“藍鯨1號”最為核心的裝備。讓人吃驚的是,這個井架高度達到67米,但它的垂直精度要求不超過正負12毫米。
茫茫大海上漂浮著一座座鉆井平臺,它們不僅是勘探、開采能源的技術平臺,更是經濟效率競爭的平臺。從全球看,超深水鉆井平臺平均壽命為25年,一天的租金高達60萬美元。平臺上,高級船員一天的工資從2500美元到5000美元不等,因此國際市場上一艘超深水鉆井平臺每天的人員工資往往高達30萬美元左右。再加上燃料以及其它費用,每天作業(yè)成本高達100萬美元左右。國際油價處于高位時,各種平臺業(yè)務繁忙,但油價低位時,只有那些經濟效率高的平臺才會受到青睞。“藍鯨1號”建造成本超過7億美元,折合人民幣超過45億元。如此高的建造成本,只有經濟效率更高,才能在激烈的國際市場競爭中獲得更大的生存空間。
楊鵬:一個深海鉆井平臺,如果沒有很好的經濟效率,即使生產出來,也會面臨沒有市場,被淘汰的風險。所以,在設計的時候,我們的一個重要原則就是“藍鯨1號”一定要有全球最高的經濟效率。
“藍鯨1號”打造世界最高經濟效率
“藍鯨1號”全球最高的經濟效率究竟是如何打造的呢?“藍鯨1號”一次出航最多可以攜帶近200根隔水套管,1000多根鉆桿,為了打造更高的經濟效率,“藍鯨1號”采取了雙鉆塔結構。
楊鵬:“藍鯨1號”它有一個全球領先的雙鉆塔結構,其中一個鉆塔負責鉆井,另外一個鉆塔負責處理并聯結鉆桿。
楊鵬告訴記者,由于“藍鯨1號”鉆井高達67米,擁有48米的提升高度,以及雙井心的配置。因此,當一個井心鉆探時,另外一個井心就可以不斷地把3根15米長的鉆桿聯結成一根45米長的鉆桿,源源不斷地提供給鉆井的井心使用,大大地提高了經濟效率。
楊鵬:像這樣一個雙鉆塔的鉆井系統,從技術參數的角度說,能提高30%的效率。
要帶動雙鉆塔、以及配套的系統提升30%的效率,這需要更為強大的動力。33歲的陳騁作為生產經理,參與了藍鯨1號建造的全過程,他帶記者來到了鉆井平臺里,這里有全球最大、裝載了16萬升液壓油的液壓動力站,這套復雜的系統擁有5000多米高度清潔的管道,控制了100多臺設備,工作壓力高達300公斤,每一個法蘭面的間隙要求到小于頭發(fā)的四分之一。
煙臺中集來福士生產經理程騁:在這個過程中,我們要控制在0.02毫米的范圍之內,才能保證整個管線的氣密性,才能夠達到一次成功,它的內部壓力最大可以達到300公斤。
300公斤的壓力,也使得擁有幾千個接頭的液壓系統在安裝和調試過程中具有極大的危險性,一旦泄露打在人身上,就好像一顆子彈一樣。
在遼闊而又漂浮不定的海洋上,“藍鯨1號”67米的井架、1000多根鉆桿、300公斤的壓力,以及上百個系統必須配合得天衣無縫、分毫不差,才能精準地完成15250米的鉆井深度。記者看到,為了保證這些系統精準運行,檢測人員也在不斷地測量、調校各個系統。
程騁:它的控制是在正負3毫米之內,而且對于整個一系列精度控制,我們都是在下水之后,在海上飄移狀態(tài)下進行的測量,所以說這更加增加了建造的精度管控的難度。
大海無情,風險難測。廣闊的海面上,鉆井平臺就像一葉孤舟,隨時會遭遇臺風、海流的強力沖擊。1980年3月27日,9級大風突襲挪威的亞歷山大·基蘭號鉆井平臺,鉆井平臺像圓桌一樣被颶風掀翻,消失在海底,123人遇難,而原因僅僅是立柱的鋼結構上出現一個小小的瑕疵,導致立柱承受不住巨大的應力而被撕裂。因此,為“藍鯨1號”打造一個最為堅固、沒有瑕疵的船體,就顯得至關重要。
“藍鯨1號”重達43000噸,立柱和平臺連接作為應力最集中的區(qū)域,需要使用100毫米厚的超高強度鋼板。但在此之前,國內沒有一家鋼廠能夠生產如此厚的特種鋼,“藍鯨1號”建造團隊找到鞍鋼集團,希望能跟他們一起研發(fā)這種超高強度的鋼板。出身鋼鐵世家的嚴玲接到這一任務后,花費了整整3個月的時間,一次次試驗、不斷調整加工方法,最終生產出的超高強度鋼板,經過測試,完全符合要求。
測試現場:20.78千牛,抗拉強度782兆帕。
超高強度的鋼板有了,但這么厚的鋼板焊接在一起也是一個難題,焊接處抗斷裂性能需要權威的試驗認證后,才能使用。在一次次的焊接中,鋼板的中心部位反復出現氣孔,影響焊接后鋼板的強度和韌性。功夫不負有心人,通過1年多的試驗,建造團隊幾千次調整焊接的電壓、電流、溫度,最終解決了這一難題。
楊鵬:我們成功完成了全球首例F690100毫米厚鋼板的CTOD試驗,不僅提升了“藍鯨1號”平臺的安全性,同時也證明了我們團隊面對困難的攻關能力。
而如今,通過結構設計優(yōu)化,“藍鯨2號”深水鉆井平臺降低了關鍵部位的應力,使用80毫米厚的鋼板就已經能夠確保安全。
煙臺中集來福士海洋工程有限公司項目技術經理劉忠林:這證明我們設計,還有計算能力,也處在世界前列。
在“藍鯨1號”深水鉆井平臺上,項目經理楊鵬還帶記者參觀了兩臺非常重要的裝置——防噴器,它的作用是試油、修井、完井作業(yè)過程中用來關閉井口,防止井噴事故發(fā)生,以及在緊急情況下切斷鉆桿的安全密封井口裝置。2010年,一家英國石油公司的鉆井平臺在墨西哥灣開采石油,由于防噴器故障,導致發(fā)生劇烈井噴,并最終爆炸,造成7人重傷,11人失蹤,大量原油泄漏并污染2萬平方公里的海域,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,很多的鉆井平臺只配置1臺,但“藍鯨1號”卻是兩臺的豪華配置。
楊鵬:防噴器也會有故障,需要檢修和保養(yǎng),兩臺防噴器就是雙保險,不僅可以完全保障安全,同時也會減少怠工,提高生產效率。
更讓楊鵬自豪的是,“藍鯨1號”超深水鉆井平臺還擁有全球領先的閉環(huán)動力系統。這個系統把“藍鯨1號”上的8臺主機連接起來,不斷根據實際的動力需求,自動安排8臺主機哪些啟動、哪些關閉,甚至能夠精準的調節(jié)每臺主機動力輸出的大小,可以有效減少主機運行和維護時間。
楊鵬:“藍鯨1號”8臺主機能夠產生一個50萬人口城市的用電量,這個閉環(huán)系統也是中國第一個試驗成功的案例,它能夠降低11%的油耗,減少35%的氧化氮和20%的二氧化碳排放,并將主機維修費用降低50%。
“藍鯨1號”擁有27000多臺設備,而平臺上只有100多名船員,僅僅靠這些船員無法管理如此眾多的設備,因此,“藍鯨1號”還構建了最為復雜的神經網絡,這個控制室就是管理眾多神經的大腦,技術經理劉忠林告訴《經濟半小時》記者,全船有13600個報警點,整個回路都在這里反饋。
參觀完眾多全球領先的超級裝備,又來到了“藍鯨1號”的生活區(qū),因為要去深海鉆探,船員們在海上一呆就是幾個月。記者看到,每個宿舍里都有兩個獨立的房間,生活上互不影響,而在公共使用的客廳,衛(wèi)生間、電視、沙發(fā)一應俱全。除此之外,“藍鯨1號”上還有健身房,供船員鍛煉身體。
采訪即將結束時,記者也來到了中集研究院,大廳里,擺放著20多年來研發(fā)的各種鉆井平臺。而在設計部門,記者看到工程師們正在設計更為先進的鉆井平臺。
煙臺中集來福士海洋工程有限公司藍鯨1號項目鉆井技術經理王正權:在墨西哥灣,在中國的南海,包括在非洲一些海域,它的水深都超過了3000米,我們必須要有這樣作業(yè)能力的平臺問世,才能在那邊一些海域進行相應的石油、天然氣勘探工作。
