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300米深水立起“?;惶枴?/h2>
發(fā)布時間:2023-02-09 10:15:00來源: 科技日報

  今年春節(jié),深圳東南250公里的南海東部陸豐油田,103名員工堅守在“?;惶枴便@采平臺。

  千里外的北京,中海油研究總院工程研究設(shè)計院副院長付殿福帶領(lǐng)的“?;惶枴惫リP(guān)團(tuán)隊,也在密切關(guān)注平臺運(yùn)行情況。

  一切正常。

  “‘海基一號’經(jīng)受住了‘馬鞍’‘尼格’等強(qiáng)臺風(fēng)的考驗(yàn),事實(shí)證明,300米級深水導(dǎo)管架模式成功了?!备兜罡2粺o自豪地告訴科技日報記者。

  “?;惶枴便@采平臺是我國首次在300米級水深海域開發(fā)的石油鉆采平臺,被稱為“亞洲第一深水導(dǎo)管架平臺”。它的“成功上崗”背后,是中海油攻關(guān)團(tuán)隊堅持不懈的創(chuàng)新求索。

  選場址 “用數(shù)據(jù)說話”

  導(dǎo)管架是海洋石油開采中的重要結(jié)構(gòu)。簡單來講,它是一個固定在海底的鋼架,托住上方的采油平臺。

  要讓這個龐然大物屹立海底,首先要摸清海底環(huán)境。

  “?;惶枴彼幍闹袊虾#c挪威北海、美國墨西哥灣并稱“世界三大海況惡劣海域”。南海內(nèi)波頻發(fā),而陸豐油田區(qū)塊正位于臺風(fēng)發(fā)展的路徑上。在海底,陸豐油田區(qū)塊存在大量的沙波,部分海域還有滑坡、斷層等不良地質(zhì)狀況。

  “?;惶枴睘楹巍捌蚧⑸叫小保魬?zhàn)“世界級”海洋工程難題?

  這是因?yàn)椋?00米水深海域?qū)⒊蔀槲覈Q笥蜌忾_發(fā)的重要戰(zhàn)場。我國海洋油氣資源豐富,南海油氣資源占比超3/4,光200米至400米水深海域探明石油地質(zhì)儲量就超3億噸。

  不得不做的事情,就下定決心做好。

  “?;惶枴惫リP(guān)團(tuán)隊環(huán)境條件專業(yè)負(fù)責(zé)人謝波濤采用海底地形調(diào)查、沙波監(jiān)測及數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,在場址處設(shè)置水泥樁監(jiān)測其變化,在計算機(jī)中模擬各種潛在因素對沙波沙脊運(yùn)移的影響。

  每當(dāng)拿到最新的監(jiān)測數(shù)據(jù),謝波濤總要根據(jù)實(shí)際情況,修正自己對沙波沙脊移動和變化規(guī)律的認(rèn)識。這一監(jiān)測,就是兩年。

  “采集數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)中找規(guī)律,找證據(jù),用數(shù)據(jù)說話?!敝x波濤說,無論什么問題,多出幾次海,多熬幾個晚上,總能找到正確答案。

  將數(shù)據(jù)“印”在腦子里,謝波濤對南海也有了深刻了解。

  在一次與外方的討論會上,一聽對方提供的數(shù)據(jù),謝波濤直言“不合理”。對方公司核實(shí)發(fā)現(xiàn)確實(shí)如此,甚至連錯誤的原因都和他說的一模一樣。

  “就像有人動擺在自己家里的物件,一下子就能發(fā)現(xiàn)不對勁?!敝x波濤說。

  基于這些數(shù)據(jù),聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊將“?;惶枴逼脚_場址向東南方向移動約140米,使場址位置的海床由無規(guī)律的不平整地貌,變?yōu)橄鄬σ?guī)則的階梯狀地貌。

  他們給導(dǎo)管架設(shè)計的階梯形防沉板,則完美契合了階梯狀海床地貌,在避免處理復(fù)雜的海底地基地貌的同時,滿足了導(dǎo)管架的就位精度。

  大瘦身 “8腿變4腿”

  導(dǎo)管架的外形類似細(xì)長形的金字塔,鋼樁越多,底座相對越穩(wěn)固,但也更費(fèi)鋼材,體積也更大。

  在世界范圍內(nèi)數(shù)千座導(dǎo)管架生產(chǎn)平臺中,高度超過300米的僅有9座。

  我國此前做過200米級的導(dǎo)管架,如果不計成本和重量,簡單“依葫蘆畫瓢”,設(shè)計300米級的即可。但將小尺寸導(dǎo)管架等比例放大,會耗費(fèi)大量鋼材,極大增加成本,也就失去了開發(fā)深水導(dǎo)管架的意義。

  更重要的是,我國現(xiàn)有的最大噸位的下水駁船也裝不下這樣的“大家伙”。

  付殿福團(tuán)隊要做的,是必須將結(jié)構(gòu)做小做輕,同時還能承載更大的上部生產(chǎn)模塊與環(huán)境力。

  國外公司有成熟經(jīng)驗(yàn),向他們?nèi)〗?jīng)可少走很多彎路。但團(tuán)隊的共識是:關(guān)鍵核心技術(shù)只能靠自己,不能被人牽著鼻子走。

  翻閱文獻(xiàn)、力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)建?!麄冄杆傩袆悠饋怼8兜罡S浀?,2019年國慶節(jié)假期,朋友圈攝影大賽激戰(zhàn)正酣,而團(tuán)隊成員的參賽作品是工作群里一張張“?;惶枴痹O(shè)計圖。

  經(jīng)過密集的研討、碰撞,“?;惶枴背蹙唠r形。

  “超大尺寸X撐和‘8腿變4腿’的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,成為我們研究的重點(diǎn)方向?!备兜罡Uf。

  這一方案的實(shí)施,為整個項(xiàng)目節(jié)約了至少3000噸鋼材用量和1億元的工程投資。

  新的問題又來了。導(dǎo)管架重量減輕了,結(jié)構(gòu)整體剛度也降低了,卻由此產(chǎn)生了共振問題,這將導(dǎo)致嚴(yán)重的節(jié)點(diǎn)疲勞問題,威脅導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)安全。

  導(dǎo)管架重了不行,輕了也不行,技術(shù)團(tuán)隊似乎走進(jìn)了一條“死胡同”。

  如何改進(jìn)節(jié)點(diǎn)抗疲勞設(shè)計,成為那段時間里,縈繞在結(jié)構(gòu)工程師們腦海中的問題。經(jīng)過新一輪的“燒腦”、驗(yàn)算后,他們開發(fā)了新的波浪動力計算方法,創(chuàng)新性地采用了精細(xì)化抗疲勞設(shè)計,采用不同的疲勞安全系數(shù)選取原則,確保了導(dǎo)管架的結(jié)構(gòu)安全。

  最終,通過浮動式下水桁架、超大X撐結(jié)構(gòu)等創(chuàng)新設(shè)計,研發(fā)團(tuán)隊將“?;惶枴逼脚_重量優(yōu)化至3萬噸,比此前同海域水深不到200米的導(dǎo)管架重量還輕,并可應(yīng)對百年一遇的惡劣海況。

  自2022年10月投產(chǎn)以來,這個高度超過北京國貿(mào)大廈的“國之重器”運(yùn)行平穩(wěn),每天生產(chǎn)約2萬桶石油。

  黨的二十大報告強(qiáng)調(diào),以國家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向,集聚力量進(jìn)行原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān),堅決打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰(zhàn)。

  “我們將進(jìn)一步加大關(guān)鍵研究攻關(guān)力度,切實(shí)提高自主創(chuàng)新能力,保障國家能源安全,推動高水平科技自立自強(qiáng)和國家戰(zhàn)略科技力量建設(shè)!”中海油研究總院院長米立軍表示。(操秀英)

(責(zé)編:李雨潼)

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