1、收稿日期:2022-06-07通讯作者简介:谢玉洪，中国海洋石油集团有限公司教授级高工，博士生导师，中国工程院院士，研究方向:海洋石油天然气勘探开发与工程管理。E-mail:xieyhcnooc com cn。“深海一号”能源站工程技术与管理创新谢玉洪，张秀林(中国海洋石油集团有限公司，北京 100010)摘要:首座超深水陵水大气田开发建设工程(“深海一号”能源站)成功实施，标志着我国海洋油气自主开发建设工程能力由水深 300 米跨越式发展到超 1500 米。技术研发和工程管理创新是形成“水下生产系统回接半潜式生产储卸油综合平台”的油气田高效开发模式，及“十万吨级半潜式多立柱生产储卸油平台设计
2、、建造与安装技术”为代表的超深水油气田开发技术体系的源泉。“深海一号”能源站高效建成，是科研和工程管理创新融合的结晶。此项工程成果完善了中国自主特色油气田开发全产业链工程技术和管理体系，推动海洋工程产业技术快速发展。关键词:超深水;“深海一号”;能源站;立柱储油中图分类号:N945文献标识码:A文章编号:2097-0145(2022)06-0001-07doi:10 11847/fj 41 6 1“Deep Sea No 1”Energy Station Engineering Technologyand Management InnovationXIE Yu-hong，ZHANG Xiu-l
3、in(China National Offshore Oil Corporation，Bejing 100010，China)Abstract:The successful implementation of the first Lingshui large gas field in the ultra-deepwater development andconstruction project(”Deep Sea No 1”energy station)marks the leap forward development of China s self-operatedoffshore oil
4、 and gas development and construction project with capacity from 300 meters deep to more than 1500 metersTechnology development and project management innovation are the source of forming an efficient development mode ofoil and gas fields with“underwater production system connected to semi-submersib
5、le production，storage and unloadingplatform”and an ultra-deepwater oil and gas field development technology system represented by“design，constructionand installation technology of 100000-ton semi-submersible multi column production，storage and unloading platform”The efficient completion of“Deep Sea
6、No 1”energy station is the crystallization of scientific research and engineeringmanagement innovation This engineering achievement improves the engineering technology and management system ofthe whole industrial chain of China s self-operated oil and gas field development，and promotes the rapid dev
7、elopment ofoffshore engineering industry technologyKey words:ultra-deepwater;“Deep Sea No 1”;energy station;column oil storage1引言2021 年 6 月 25 日，中国首个超深水“深海一号”能源站建成投产，标志着我国海洋油气勘探开发建设能力由 300 米水深跨入超 1500 米水深行列，正式成为世界上少数具备自主勘探开发工程建设超深水油气田能力的成员之一。南海海洋油气资源丰富，是我国油气重要储量和产量的接替区 1，其中 3/4 油气蕴藏在深海、远海区域。对外改革开放以来
8、，经过近40 年的科技攻关，我国海洋石油工业已经形成了 300 米水深海洋油气自主勘探开发整体工程技术能力 2，但大于500 米水深的深海油气勘探开发工程技术和管理尚处于空白。“深海一号”能源站建设工程成果主要体现在创建了“水下生产系统回接半潜式生产储卸油综合平台”的油气田高效开发模式3，及“十万吨级半潜式多立柱生产储卸油平台设计、建造与安装技术”为代表的超深水油气田开发技术体系，为我国超深水油气田勘探开发工程建设开辟了一条技术和管理创新之路。1工 程 管 理 科 技 前 沿Vol 41，No 6Frontiers of Science and Technology of Engineerin
9、g Management2022 年第 6 期2工程建设概况陵水大气田位于南海北部海域，西北距海南省三亚市约 150 千米，水深 1220 1560 米(图 1)。气田由多个气藏构成，开发区探明天然气地质储量1030 亿方，其中干气地质储量 1020 亿方，凝析油854 万方，气田东西横向跨度约 50 千米，南北纵向跨度约 30 千米(图 2)。图 1陵水气田位置图49.4千米30.4千米图 2陵水气田平面分布图气田开发主要工程是建设一座深水能源站 “深海一号”能源站和开发生产钻完井。通过海底生产设施链接 11 口开发生产井，产出的油气水经海底管网输送至一座带有储卸油功能的半潜式多立柱生产综合
10、平台，处理合格后的凝析油储存在综合生产平台的 4 个立柱中，天然气则通过海底管道接入外输管线，供应下游用户。工程设计气田高峰期年产 33 9 亿方，凝析油 24 7 万方，可连续开采超 25 年。“深海一号”能源站主体工程设施包括:一座排水量 10 5 万吨的半潜式储卸油生产综合平台(图 3)。图 3半潜式储卸油生产综合平台钢悬链立管 6 条，总长度 12 62 千米(包括 5条软管、25 条管线终端(PLET)、28 条跨接管);海底管网 17 条，总长 219 83 千米;脐带缆 12 条，总长 72 3 千米(图 4)。210英寸生产立管6英寸MEG立管脐带缆212英寸生产立管18英寸外
11、输立管A7A8图 4钢悬链立管及海底管网输送系统图一套水下生产系统，包括采气树 11 座、水下脐带缆终端(SUTU)2 座、水下分配单元(SDU)1 座、管汇 4 座(图 5)。图 5水下生产系统半潜式储卸油生产综合平台主要由上部组块和下部船体构成(图 6)。上部组块采用桁架式结构4，设有主甲板和生产甲板，建有 120 人生活楼(含直升机甲板)、天然气压缩及外输系统、凝析油处理及稳定系统、闪蒸气回收系统、三甘醇脱水及再生系统、乙二醇再生系统、主电站及余热回收装置等。另外，设有火炬安全系统、燃料气系统、淡水系统、柴油系统、惰气系统、化学药剂系统、公用风/仪表风系统等公用系统等。下部船体总长 91
12、 5米，总宽 91 5 米，采用四立柱、环形浮箱设计，立柱2Vol 41，No 6工 程 管 理 科 技 前 沿2022 年第 6 期截面尺寸 21 米 21 米，高度 59 米，立柱间距 49 5米，浮箱截面尺寸 21 米 9 米，重量 3 3 万吨。平台空船重量 5 2 万吨，满载排水量 10 5 万吨，吃水范围为 35 40 米。图 6工程全貌示意图2006 年开始，中国海油对深水、超深水油气勘探开发技术研发进行布局，以重点研发项目为依托，充分利用相关企业、高校等优势资源，系统开展了水下、水中、水上相关工程技术研发，重点是船型、船体设计及高效建造，施工装备、关键设备、安装调试、生产、运维
13、保障等全方位科技攻关。2014年，随着陵水 17-2 气田成功评价，开始了前期研究和工程前端设计，2018 年进入工程实施阶段，2021年 6 月 25 日投产，总历时将近 5 年，投入人工时超过 1900 万。3工程技术创新“深海一号”能源站工程关键技术包括立柱储油外输半潜式船型研制及设计体系构建，工程设备和装备国产化研制，半潜式立柱储油外输综合生产平台制造、安装、调试和运维，智能化生产、设备、设施等检测与监测系统建设四大方面。形成适用于南海水深 1500 米级半潜式立柱储油外输综合生产平台自主知识产权的船母型技术，建立了设计方法、设计流程等技术体系，制定了半潜式生产储油外输综合平台标准。安
14、全高效完成半潜式立柱储油外输综合生产平台陆地建造、合拢、长距离运输、安装、调试，实现深水半潜式储油外输综合生产平台全链条工程建设国内零的突破。攻克钢悬链立管系统设计技术5，6 等难题，实现深水油气开发关键设备自主化率大幅提升。研制了深水立管、聚酯缆、深水锚桩和立管限位锚等关键装备及重力锚、自平衡托管架、印刷电路板式换热器等关键生产配套设备，初步掌握了深水海洋油气开发工程装备研制与应用。构建了南海复杂海洋环境下生产作业保障体系，建成我国首座半潜式立柱储油外输综合生产平台智能维保系统。研发了深水立管和平台结构疲劳智能化检测与监测分析软件及数字孪生系统，形成了数据采集、传输、底层分析运算及数字孪生等
15、能力，实现工程设施监测、运维和生产数据统一调度管理、运营平台。“深海一号”能源站工程建设环境极其复杂，主要包括7:(1)海况恶劣。台风频发，季风、内波流盛行，生产平台锚泊系统设计和材质选择苛刻，悬链立管系统极限生存能力极具挑战。(2)海水深、海底崎岖。海水深度超 1500 米，海底地形崎岖，锚泊基础类型、悬链立管触底跨接技术方案难度大。(3)气藏分布分散，富含凝析油。开发井多(11 口)、井间跨度大(5 千米)，长距离混输流动安全难以保证;水下生产设施多且复杂，投资大，边际经济效益低，需要“深海一号”能源站在气田生命周期内不回坞大修;凝析油日产 1250 立方米，安全储存和外输风险大等。(4)
16、建设场地受限。国内没有完全适合“深海一号”能源站生产平台建设船厂，需要在不同工程建设阶段多专业协同，做好不同场地间的匹配等。主要技术挑战包括:(1)生命周期(30 年)内平台结构强度和疲劳控制、上部组块(1 95 万吨)与下部船体(3 35 万吨)3谢玉洪，等:“深海一号”能源站工程技术与管理创新高精度合拢等设计和施工要求等。(2)拖航重达 5 3 万吨的半潜式生产平台，跨黄海、东海、台湾海峡和南海远距离(1600 海里)作业和安全保护等。(3)钢悬链立管和聚酯缆设计和制造技术等。(4)超深水(1500 米)锚泊系统、钢悬链立管、水下结构物的安装技术等。3 1创新半潜式立柱储油外输综合生产平台技术及超深水气田开发模式研发了半潜式立柱储油外输综合生产平台设计、建造和变吃水稳性与横纵摇低频耦合运动控制技术，建成了世界首座十万吨级半潜式深水多立柱储外输综合生产平台，创建了世界首个深水气田水下井口+储卸油半潜平台开发模式，研发了“深海一号”能源站。3 1 1创新深水气田开发模式创建了世界首个深水气田水下井口+储卸油半潜式平台开发模式，解决了传统开发模式无法实现深水分布分散、高含凝析油天然气田经
