“深海一号”能源站
近日交付启航
成为我国海上油气领域的新晋“网红”
铺天盖地的“世界首创立柱储油技术”
这一回，我们为您详细讲解
世界首创立柱储油技术
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在“低油价”与“经济开发”间搭起一座
“创新之桥”
2014年夏，南海传来我国首个千亿方自营陵水17-2深水大气田勘探喜讯。但，国际油价正断崖式倾泻而下，像瀑布一样浇在研究总院气田开发科研人员身上。
分布在60千米的海底走廊，陵水17-2气田是名副其实的深水边际大气田。但，2014年第一轮机会研究，临界开发气价距离经济门槛相差尚远！
科研人员瞄准开发模式创新，在气藏走廊上就近部署一座深水半潜式生产平台，让水下井口可以直抵能源站。
相比回接到浅水平台，这种开发方式不但工程投资更低，而且更低井口压力要求使气田增产近30亿方天然气，价值几十亿元！
挑战面前，科研人员挑起了自主前期研究的重担！
“成本”面前义无反顾迎“挑战”
陵水17-2气田周边只有干气输送管线可依托，凝析油如何实现外输？新建135千米的凝析油输送管线？还是挑战没有过记录的将凝析油储存在半潜式生产平台上？
在陵水17-2气田开发还没摸到经济门槛的前提下，节省凝析油专用外输管线建设投资8亿元，让科研人员义无反顾地做出了将凝析油储存到半潜平台上的大胆选择。
借鉴“保温瓶内胆”的理念，科研人员在平台的每个立柱内部创新开发了5000方的凝析油舱，就像给凝析油舱量身定做了一个保温瓶内胆，让凝析油与外部有了一道安全屏障，这项创新技术被称之为“凝析油U型隔离与安全储存技术”。
科研人员自主研发的深吃水半潜式储油生产平台尺度规划软件，合理地优化了压载舱、凝析油舱、隔离舱的比例关系，达到完美配比。突破了国际同等条件下负载与排水量1/3的天花板，将包括凝析油、上部组块、系泊立管荷载在内的有效负载与排水量控制在1/2.5以内。
有了先进的理念和概念，我们用科学的方法来实现它！
逃离神秘的马修漩涡
马修不稳定性，俗称参数激振，是近年来海洋工程科学界的学术热点。国际著名油公司发生过方案将要实施时翻车的经历；科学界将视线投注在多自由度耦合共振规律研究，以避开耦合共振范围。这是每个深水平台概念都必须逃离的神秘漩涡。
半潜式生产平台立柱储油的特殊性，使得立柱没有多余的空间进行等高度重量置换，重心时高时低导致的摇摆周期变化，总院的科研人员也被带到垂荡与摇摆周期1:2的马修漩涡面前，虽然继续加大尺寸可以解决这一问题，但会导致国内没有合龙资源、投资面临数亿元增加。
科研人员从二阶摇摆运动机理入手，掌握了激发马修不稳定性阻尼边界的奥秘，在不额外增加投资前提下，从数百个主尺度参数方案中找到了答案，选择了加大波浪激励和粘性阻尼折中的解决方案，成功逃离了马修漩涡。二阶耦合共振试验验证的技术成果发表在海洋工程顶级SCI期刊上。
正所谓，“死亡漩涡”不可怕，用科研技术克服它！
要“面子”，更要“里子”
作为世界首座立柱储油的半潜式生产平台，创新立柱结构的“里子”为它提供了坚强的技术保障。一副“脊梁柱”和“护体铠甲”凝聚了科研人员的智慧结晶。
平台每个立柱要储存5000方凝析油，为保证连续30年经受疲劳考验，舱室结构的连续性是关键。凝析油既要求流通性好，又要求支撑不能太封闭。科研人员面对这样两难的困境，开发了新型的“脊梁柱”结构——大开孔形式的舱壁结构，实现了舱中有舱壁，将凝析油舱内结构疲劳寿命提高30倍以上。
半潜式平台立柱储油最大安全隐患是碰撞，储油舱结构的破坏若造成泄露，将给海洋环境造成灾难性伤害。为了保证储油和外输期间的安全性，平台装上了一套量身定做的“护体铠甲”，把传统强框架面板创新改进为内舱壁，为半潜式平台结构注入了海油的智慧，让双层舱壁的“护体铠甲”保护平台免于碰撞泄露的风险。
这一套凝聚着无数科研人员智慧结晶的“脊梁柱”和“护体铠甲”，为立柱储油技术创新提供了可靠的“里子”，来支撑风风光光的“面子”。
让凝析油在“上上下下”中实现本质安全
在海上储存原油，不是什么新鲜事儿，中国海油在役的近20艘FPSO，都在海上储存大量的原油，而陵水17-2气田采出的凝析油含有更多的轻组分，更加“活泼”和“危险”。
船舱储存的关键之一，在于避免有“气”超压，一方面需要尽可能多地把这些轻组分从合格凝析油中除去，另一方面需要把上部流程天然气窜入凝析油舱室的可能性降至最低。
科研人员采用最严苛的原油稳定标准，从饱和蒸汽压这个源头上掐住了凝析油出气的“动力”；在常规的一道关断阀之外，又增加了一处关断阀，任何压力、液位的异常波动，都会触发阀门连锁关闭，为阻止气窜上了一道双保险。
中国首艘动力定位穿梭油轮
半潜式生产平台没有传统船型FPSO风向标效应，在茫茫深水海域，怎么把大仓库里的凝析油安全输送出去？这也是从未面临过的挑战。
国内常规穿梭油轮无法完成”深海一号”的凝析油外输作业。为此，科研人员创新开展动力定位外输技术研究，并勾勒了国内第一艘动力定位油轮的雏形，最终解决凝析油运输的问题。
在凝析油外输过程中，为确保安全作业，科研人员给“深海一号”和动力定位油轮配置“控制大脑”和国内首次采用的船艏接油嘴，2个大脑之间可以互相通信，判断相互位置，并实现安全控制。
文：李达 易丛 苏云龙 静玉晓
图：李刚 于博骞 苏云龙 宋春辉
编辑：丁宁
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