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2014年度国家科学技术进步奖特等奖“超深水半潜式钻井平台研发与应用” ――记2014年度国家科学技术进步奖特等奖“超深水半潜式钻井平台研发与应用” 2012年5月9日上午9时35分，备受瞩目的我国首座超深水半潜式钻井平台在位于香港东南320公里处的南海荔湾6－1－1井位正式开钻，引发国际海洋工程界巨大震动，我国海洋石油工业就此迈入待望已久的的“深水纪元”。 2015年1月9日，“超深水半潜式钻井平台研发与应用”项目登上国家科技奖励殿堂，荣获2014年度国家科学技术进步奖特等奖。 从望洋兴叹到挺进深水 此前，我国只具备水深300米以内浅海油气田的开发能力，300米以深的深水、1500米以深的超深水油气田开发，则基本属于空白。我国自行研制的海上钻井平台作业水深均较浅，半潜式钻井平台属于世界第二代、第三代水平，作业能力最大达到505米水深，而国外则已经达到3052米。 这些数字意味着什么？ 据中国工程院院士、原中海油副总经理周守为介绍，海洋蕴藏了全球70%以上的油气资源，深水区最终潜在石油储量高达1000亿桶，而2000年以后的全部油气发现中，深水区块占近一半。在我国，陆地和海洋浅水区已有40－50年的油气开发史，勘探程度较高，发现新的大型油气藏越来越难；而南海油气资源丰富，占我国油气资源总量的1／3，其中70%蕴藏于153.7万平方公里的深水区域，是重要的油气资源战略接替区。但受制于以深水钻井平台为代表的开发能力不足，一直未能得到有效开发。一句话，丰厚的资源就摆在那里，我们只能望洋兴叹。 超深水半潜式钻井平台的出现改变了这一切――最大作业水深3000米，钻井深度超过10000米，具有勘探、钻井、完井与修井作业等多种功能……藉此“深水利器”，我国油气开发从浅水走向深水、超深水已势不可挡。 以该钻井平台首钻地荔湾6井为例。据中国海油深圳分公司总地质师施和生介绍，在地质上，它属于珠江口盆地白云坳陷东斜坡，东沙25构造带，水深近1500米，预测天然气资源量300亿方。探井的目的就是打穿这个被称为“白云坳陷”的含油气构造，验证它有无有价值的发现，而“这只是南海深水区钻探的首站”。他表示，仅南海北部，类似“白云坳陷”这样的含油气构造还有十几个，其远景资源量共计34－35亿吨，地质资源量能拿到7亿吨油、1.2万亿方气。作为第一口预探井，其钻探结果将决定以后是否再打井、打多少和在哪打。 史上最大的人工装备 大，是该钻井平台给几乎所有初见者的第一印象：137米、相当于45层楼的“身高”，长114米、宽79米、比一个标准足球场还大的主甲板，超过3万吨的自重…… 大到什么程度？如果在北京市中心上空采用锚链固定住它，它的锚链和各种管线将覆盖六环路以内全部城区。记得2010年年初在中船上海外高桥船厂的料场上看到过12个重达15吨、每个两人多高的大抓力锚，其实只是它系泊锚链末端的“小爪子”。说它是有史以来最大的人工装备，是毫不为过的。 这样一个庞然大物，具有自航能力，还有世界一流的动力定位系统，什么样的驱动力才能做到？ 中国海油方面介绍，该钻井平台装备有8台4.4万千瓦柴油发电机，发电量差不多够一个中等城市所需；它的8个推进器，每个马力都相当于5个火车头的拉力。 高精尖技术集于一身 在大的外表之下，该钻井平台整合了全球一流的设计理念、一流的技术和装备，所以它还有着更令人赞叹的“高精尖”内涵，其中尤以四大技术创新最为典型：首次建立了考虑南海内波流等特殊灾害环境条件下的超深水半潜式钻井平台理论研究方法和设计技术体系，创新研发出针对中国南海环境条件的钻井平台新船型。首次建立了基于海洋环境与钻井工况耦合作用下的隔水管理论分析方法和实验技术，通过实验首次发现了隔水管的“三分之一效应”与“上下边界效应”，为隔水管安全控制提供了理论依据；创新设计并应用了本质安全型防喷器控制系统，可有效防范类似墨西哥湾井喷事故的发生。国内首次突破了基于有限元数值分析的精度控制等核心关键技术，建立了超深水半潜式钻井平台总装建造和配套技术体系，达到国际先进水平。首次实现DP3动力定位与锚泊定位的双定位系统优化设计。 比如，动力定位和锚泊定位的组合定位系统。简单说，就是在1500米水深海区，用抛锚方式固定平台；在3000水深海区，抛锚鞭长莫及，就采用动力定位，在GPS卫星定位基础上，靠8个推进器的反作用力抵消风、浪、流等对船体的作用力，达到平衡定位目的。这样二位一体的组合定位，国际上没有先例。 又如，首次采用最先进的本质安全型水下防喷器系统。据介绍，导致墨西哥湾漏油事件发生的一个重要原因是，事故发生时，以往通用的靠液控、电控信号关闭漏油油井的办法全部失效。有鉴于此，超深水半潜式钻井平台首次采用了“本质安全型”防喷系统，即在电、液信号丢失的情况下，靠水下储能器控制，紧急情况下可自动关闭井口，这就能有效防止类似墨西哥湾事故的发生。 超深水半潜式钻井平台的许多设计都是按南海海况“量身定做”的。比如，在南海百年一遇风浪参数的基础上，首次采用200年一遇风浪参数对平台的总强度和稳性进行校核，该环境参数相当于17级台风风速，远超国际船级社规范的要求，使得平台可以在南海恶劣海况条件下高效安全作业。又如，为抗击南海恶劣的海况条件，研制了世界上强度最高的R5级海洋工程系泊链，强度较R4级提高了16%；平台在调试中曾遇到两次风力超过15级强台风的袭击，抛锚状态下的平台稳若磐石，没有位移，R5锚链起了关键性的作用。 “五型六船”深水联合舰队成型 该钻井平台2012年投用至今已先后钻井17口、完井4口。特别是今年8月18日，该钻井平台在位于距海南岛约150公里的南海琼东南盆地的陵水17-2井测试获得高产油气流，一举发现了我国海域自营深水勘探的第一个大气田。 超深水钻井平台的设计建造被称为典型的“极限制造”，它集当今世界先进技术于一身，没有一个国家能独立完成，唯有整合全球先进技术和装备才能实现。因此，“超深水半潜式钻井平台研发与应用”项目还极大地带动了海洋工程、船舶、机电制造业等的技术进步和产业升级。 国内外权威机构及专家对此给予高度评价。挪威船级社称，该项目技术水平达到国际先进中国顶级，它的成功实施使中国海油成为中国高新技术的引领者。 如今，以该钻井平台为旗舰的中国海油“五型六船”深水联合舰队已经成型。它们就像南海岛礁上那些岿然不动的界碑一样，成为我国主权在这片海域存在的象征。 | 
发表于 2015-1-9 17:13
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