亚洲顶级起重船“蓝鲸”号进行“海基一号”平台上部组块吊装作业。 中国海油供图
7月15日，位于珠江口盆地的亚洲第一深水导管架平台“海基一号”完成了全部水上和水下生产装置的安装和调试工作，进入生产准备阶段，标志着我国深水超大型导管架平台装备制造和安装技术实现突破。
“海基一号”是国内首次在300米级水深海域设计、建造、安装的固定式石油钻采平台，集钻井、生产、生活为一体，总高度达340.5米，单层甲板面积达7700平方米，约为标准足球场大小的1.1倍，总重超4万吨，高度和重量均刷新了我国海上单体石油生产平台纪录。
攻克一系列世界难题
中国海油深圳分公司副总经理袁玮介绍，“海基一号”建设历时28个多月，完成了1座3万吨级导管架、8个上部单体结构物等核心设施建造安装和25.6千米海底管道铺设，高峰时期投入人力超1000人。
按照百年一遇的恶劣海况进行设计，“海基一号”项目团队攻克了南海超强内波流、海底巨型沙波沙脊、超大型结构物精准下水就位等一系列世界性难题，创新应用深水导管架整体设计、封舱隔板设计、大尺寸大跨度大吨位结构物多台吊机联合吊装、数字孪生运维等2项世界首创、21项国内首创先进技术，实现深水导管架设计建造技术从基础理论、结构、设计理念、施工工艺到运行维护等全方位提升。
服役于陆丰油田群开发
据悉，“海基一号”计划今年下半年投入使用，服役于陆丰油田群区域开发项目，该项目全面投产后高峰日产量可达6500吨，将为粤港澳大湾区经济社会发展注入新的动力，进一步提高我国能源安全保障能力。
揭秘
为什么要建导管架?
相当于“地基”，托举海上油气开发平台
记者了解到，固定式导管架平台是海上油气开发最基础的形式，主要由导管架、桩腿和上部模块三部分组成。导管架就相当于“地基”，用于支撑海上油气平台的庞大身躯与巨大吨位，是世界范围内应用最广泛的海洋油气开发装备，能稳稳扎根海底，托举平台矗立大洋之上。
据中海油研究总院工程研究设计院副院长付殿福介绍，固定式导管架平台通常用于浅水海域油气资源开发，我国在200米水深及以上海域通常采用的是“浮式生产平台+水下生产系统”开发模式。目前，在世界范围内数千座导管架生产平台中，仅有9座导管架高度超过300米。
与“浮式生产平台+水下生产系统”开发模式相比，深水导管架平台开发模式最大的优势，是将生产系统从水下搬到了导管架平台上，也就是说集钻井、采油、处理等功能于一身，可大幅降低钻完井、工程以及后续的生产操作成本。
“庞然大物”如何建设?
经过208次大型吊装 整体框架逐渐建成
“海基一号”平台处于南海内波流主通道上，海上安装对作业天气窗口和现场指挥要求非常高。为降低作业风险，提高施工效率，减少海上施工作业，“海基一号”平台采用一体化建造方式，陆地建造一体化率达93%。
“海基一号”的外形类似于细长形的金字塔，它的顶部是一个约18米×12米的长方形，底部是一个大约100米×100米的正方形。
经过15个月的设计和24个月的建造，今年2月28日，“海基一号”在珠海高栏港成功“出世”。中国海油陆丰油田区域开发项目经理高爽表示，为了配合导管架的大吨位结构，建设团队利用多台吊机进行联合吊装，将超大型结构物的尺寸控制在可以吊装的范围之内，经过208次大型吊装，“海基一号”整体的框架逐渐建成。
“海基一号”的所有结构基本依靠焊接方式连接而成。焊接虽有利于保证整体结构的稳定性，但也存在不少技术难点。“海基一号”体积巨大，高空的焊口多，在设计之初就要精准考量，确保测量精度准确，在正式施工时严格按照工序进行，才能确保将建造精度控制在毫米级别。
从陆地到海上如何运输?
200余人26小时让它登船
3月15日，经过26个多小时的连续拖拉，“海基一号”导管架顺利登上位于珠海高栏港的运输驳船指定位置。
“为满足装船要求，我们对亚洲最大的专用下水驳船‘海洋石油229’进行改造，使其运输下水能力从3万吨提升至3.85万吨。项目全面强化装船风险管控和精细化管理，将装船步骤细化为40个节点。装船过程中，项目组织精兵强将，200余人的装船团队昼夜不息，连续作战，将每一个细节都做到极致，较计划提前近7个小时完成装船作业，创造了国内超大型导管架拖拉装船的新纪录。”陆丰油田群区域开发工程总包项目经理阳连丰说。
建造完成如何入海?
计算精确浮力，让它由平躺变站立
“海基一号”建成后，施工团队利用拉力千斤艇将它从陆地建造的滑道上拖拉到海洋工程驳船上。固定之后，驳船会运载着“海基一号”到达陆丰油田所处的海域。通过压排载将“海基一号”以一个合理的角度滑移下水。
“海基一号”虽有3万吨重，但通过精密的浮力计算可以使它像在陆地上一般平躺着漂浮在水面上。
成功滑移下水并漂浮后就要将它立起。“海基一号”从表面上看是一个钢架，但其内部实际上有许多舱室，这些舱室类似潜水艇的水舱，可以通过往这些舱室里注水改变“海基一号”的重心，从而缓慢地将“海基一号”由平躺状态变成竖立状态。之后再通过两条工程船耗时21天左右协同完成打桩、灌浆等一系列作业，使导管架稳定地坐落于指定位置。
4月11日，“海基一号”在陆丰油田海域成功滑移下水并精准就位。
如何完成深海安装?
攻克水下灌浆等多项技术难题
今年4月25日，中国海油发布消息，“海基一号”平台主体工程海上安装完成，标志着我国深水超大型导管架平台装备制造和安装技术实现突破。
中国海油陆丰油田群区域开发工程总包项目经理阳连丰介绍，此次在距离深圳东南200多公里，水深约284米的珠江口盆地海域，完成了东、西两部分主体组块的吊装，单个重量超过3300吨，是国内首次在近300米水深海域进行大型海洋装备吊装作业。
为确保海上作业安全高效开展，项目投用亚洲顶级起重船“蓝鲸”号作为主作业船，创新应用内波流预警、船舶运动监测等先进技术，攻克大振幅内波流、船舶慢漂等难题。
中海油集团工程建设部副总经理刘义勇介绍说，中海油调配国内优势资源，投入亚洲最大下水驳船“海洋石油229”、亚洲第二单吊起重船“蓝鲸”号等顶级海洋工程船舶，首创“三主作业船”联合施工模式，创新应用“运输监测系统”和“下水运动监测系统”，攻克带压注水、水下灌浆等多项技术难题，经过50多个小时的连续作业，实现“海基一号”精准就位和安装。
技术攻关
量身制定“瘦身”方案，降低重量
建这么一个“大家伙”到底有多难呢?一般来说，为了对抗更大的环境荷载，需要使用更多的钢材来增加结构的强度。这就意味着，导管架的尺寸要变大，大尺寸对应的就是大跨度和大吨位吊装。受国内施工资源和经济成本的限制，决定了必须将导管架的重量控制在合理范围内。
如何解决这一难题?“我们为‘海基一号’量身制定‘瘦身’方案，通过浮动式下水桁架、超大尺寸X撑结构等创新设计，优化结构，精简导管架水平层数量，最大化发挥钢材性能，使平台重量优化至3万吨。”中海油研究总院工程研究设计院副院长付殿福介绍，“海基一号”比此前国内最高的导管架高了近50%，但重量却更轻了。
根据海底沙坡沙脊设计阶梯型防沉板
不仅如此，为解决海底巨型沙坡沙脊会发生移动、无法平稳固定等难题，项目团队开展了数值模拟，并对沙坡沙脊进行了为期2年的运移监测，掌握了其运移规律，并专门为“海基一号”设计了阶梯型防沉板，完美贴合陆丰15-1油田阶梯状海床地貌。
同时首次应用下水姿态监测系统，使“海基一号”成为全球首个在深水巨型沙坡场址完成高精度安装就位的导管架。
首创“三主作业船”，提高安装效率
付殿福说，海洋内波具有“深水剪刀”之称，海面上一个微小的波动、起伏，水下会发生巨大的偏移，“海基一号”平台处于南海内波流主通道上，海上安装对海洋环境的要求极为苛刻，适合安装的时机非常难得。“海基一号”项目团队创新研发了海洋内波动力快速统计与精细化预测模型，攻克海洋内波发生时间与强度预测难题，对施工期间海洋内波进行精准预测，成功锁定了最佳安装气候窗。
“海基一号”安装经理王超介绍，为了在有限的时间内完成“海基一号”海上安装，项目团队首创“三主作业船”联合施工模式，大大提升安装效率，导管架海上安装实现了水平偏差仅10毫米、定位偏差1.5米，远高于设计精度要求。
设置应力级在线监测系统
为确保“海基一号”能够在20年服役期内安全运行，在运营维护方面，“海基一号”导管架首次设置了应力级在线监测系统，并以此为基础开发相应的数字孪生系统。“也就是说，技术人员不用下水，就可以知道导管架水面以下的工作状态。”付殿福告诉记者。
创新应用封舱隔板设计、大尺度大吨位结构多台吊机联合吊装……“海基一号”10余项技术创新，让我国深水导管架设计建造技术从基础理论、结构型式、设计理念、施工工艺到运行维护等，实现了全方位的提升。
建设大事记
2020年3月
我国自主设计建造的亚洲第一深水导管架“海基一号”导管架开工建造，经过两年时间，项目组攻克了超大型导管架总体设计、超大型结构物尺寸控制等一系列技术难题。
2022年2月28日
“海基一号”在珠海高栏港的中海福陆总装场地内顺利完工。
3月15日
经过26个多小时的连续拖拉，“海基一号”导管架顺利登上位于珠海高栏港的运输驳船指定位置，标志着我国自主设计建造的亚洲第一深水导管架陆地建造全部完成。
4月11日
“海基一号”在陆丰油田海域成功滑移下水并精准就位，创造了亚洲深水导管架海上安装新纪录，标志着我国深水超大型导管架成套关键技术和安装能力达到世界一流水平，对推动海上油气增储上产、保障国家能源安全具有重要战略意义。
4月25日
中国海油发布消息，“海基一号”平台主体工程海上安装完成。
7月15日
“海基一号”完成了全部水上和水下生产装置的安装和调试工作。
知多D
“海基一号”是什么?
“海基一号”是我国自主设计建造的亚洲第一深水导管架，它在珠海建造，并服役于陆丰油田群区域开发项目，开创了我国中深海油气资源开发的新模式，对保障国家能源安全、提升深海资源开发能力具有重要意义。
相当于26个篮球场
导管架相当于固定式海上油气平台的“基座”，用于支撑平台的庞大身躯与巨大吨位。“海基一号”是一个“大家伙”:高达302米，堪比埃菲尔铁塔，重达3万吨，所用钢材可制造1艘中型航空母舰，是亚洲首例300米级深水导管架。“海基一号”平台上部组块重1.1万吨，甲板面积达7700平方米。底部长宽各105米，面积相当于26个篮球场。
统筹:易福红 杨存海
综合:新华社 央视 南方日报
