2007年10月18日,上海外高橋造船有限公司與中國海洋石油總公司在北京簽訂3000米超深水半潛式鉆井平臺建造合同。時任上海市委書記習近平親自出席簽約儀式,對該項目給予了高度重視和支持。
7年之后,2015年1月9日,在中共中央總書記、國家主席習近平的見證下,“海洋石油981”號研發(fā)與應用項目獲得國家科技進步獎特等獎,一舉成為我國船舶與海洋工程科技界最為耀眼的“南海明星”。
“海洋石油981”號是我國海洋石油工業(yè)和船舶工業(yè)的標志性工程,它的建成使我國深水油氣資源的勘探開發(fā)能力和大型海洋工程裝備建造水平跨入了世界先進行列。而外高橋造船也由此掌握了深水半潛式鉆井平臺的關鍵設計建造技術,建立了深水半潛式鉆井平臺的設計建造體系,并能夠向市場推出新的平臺設計方案,在國際海洋工程裝備市場展現(xiàn)出“中國智造”的力量。
為南海而生 堅持高起點開發(fā)
進入21世紀之后,我國船舶工業(yè)和海洋石油工業(yè)迎來了重要發(fā)展時刻。黨中央提出了“堅持陸海統(tǒng)籌,制定和實施海洋油氣發(fā)展戰(zhàn)略,提高海洋開發(fā)、控制、綜合利用能力”的要求,為加快海洋石油工業(yè)發(fā)展提供了重要的戰(zhàn)略機遇。海洋工程裝備作為高端制造業(yè)的重要組成部分,被國家納入戰(zhàn)略性新興產業(yè)重點加以扶持。
早在2002年,在國家發(fā)展和改革委員會支持下,外高橋造船和中國船舶工業(yè)集團公司第七〇八研究所、上海交通大學等單位就聯(lián)合啟動了“新型多功能半潛式鉆井平臺研制”科研課題。“十一五”期間,原國防科學技術工業(yè)委員會、國家科技部組織實施的“863”計劃再次投入經費,以我國南海油田的實質性開發(fā)項目為工程依托,對深水油氣資源開發(fā)裝備的關鍵技術進行更深入的研究,并就相關問題先后組織召開了各類研討會,反復論證“南海深水油氣勘探開發(fā)關鍵技術及裝備”重大項目的可行性。
此時,自20世紀60年代開始出現(xiàn)的深水半潛式鉆井平臺,經歷了幾代產品的發(fā)展,在國際市場上主要是以第五代產品為主,其技術性能特點表現(xiàn)為:作業(yè)水深為1800~3600米,鉆井能力為7600~10000米,采用動力定位為主、錨泊定位為輔的方式。雖然國外對半潛式鉆井平臺的研究已經比較成熟,但我國海工裝備制造業(yè)才剛剛起步,既沒有深水浮式裝備的研發(fā)經驗,也沒有建造實績。而最大的挑戰(zhàn),是南海區(qū)域極為復雜的海況和極為嚴酷的氣候條件。
“海洋石油981”號的設計使用壽命為30年。在如此長的時間里,要保證該平臺能夠經受南海的臺風、潮汐、內波等氣候、水文環(huán)境的考驗,必須在研發(fā)設計階段周密考量其安全性和可靠性。為此,“海洋石油981”號研發(fā)團隊首次發(fā)明了考慮南海內波流等特殊災害環(huán)境條件的超深水半潛式鉆井平臺理論研究方法和設計技術體系,創(chuàng)新研發(fā)出針對中國南海環(huán)境條件的新型鉆井平臺。同時,還首次發(fā)明了基于海洋環(huán)境與鉆井工況耦合作用下的隔水管理論分析方法與實驗技術,通過實驗首次發(fā)現(xiàn)了隔水管的“三分之一效應”與“上下邊界效應”,為隔水管安全控制提供了理論依據;首次創(chuàng)新設計并應用了本質安全型防噴器控制系統(tǒng),可有效防范類似墨西哥灣井噴泄漏事故的發(fā)生。
定位于全球最先進的第六代深水半潛式鉆井平臺,中國首座自主設計建造的“海洋石油981”號具備了當今世界海洋石油鉆井平臺技術的最高水平,創(chuàng)造了多項“世界第一”和“國內第一”。該平臺總長114米,型寬89米,高117米,最大鉆井深度為1.2萬米,最大作業(yè)水深為3000米,配備了國際最先進的第三代動力定位系統(tǒng),甲板可變載荷9000噸,入中國船級社(CCS)和美國船級社(ABS)雙船級,主要用于南海深水油田的勘探鉆井、生產鉆井、完井和修井作業(yè),并可在東南亞、西非海域進行鉆井作業(yè)。“海洋石油981”號的問世,一舉填補了我國在深水鉆井特大型裝備領域的技術空白。
攻堅克難 形成自主技術體系
2008年4月28日,“海洋石油981”號正式開工建造。當時,正逢國際船舶市場最高峰時期,外高橋造船憑借其設計建造綠色環(huán)保型散貨船的領先優(yōu)勢,手持訂單十分飽滿,作業(yè)場地、船位計劃已經安排得極為緊張,設備供應、勞動力資源等也都處于滿負荷狀態(tài)。在中船集團的正確領導和指揮下,外高橋造船堅定不移地把握住加速發(fā)展海工裝備、搶占高端市場的戰(zhàn)略機遇,科學調配內外部各種資源,專心致志地開展“海洋石油981”號的建造工作。
“海洋石油981”號的建造技術極為復雜,其結構凈重1.87萬噸,舾裝重量為1.2萬噸,鋪設電纜總長度為960千米,各種管線達3.5萬根,報警點超過1.6萬個,加工、安裝、調試物量巨大,其系統(tǒng)集成工作量更是大型散貨船的5倍以上。由于這是我國首次自主設計和建造深水海工平臺,業(yè)主方、設計方和建造方都沒有成熟的經驗可以借鑒。外高橋造船以項目管理作為首要突破口,科學謀劃管理模式,組建了200多人的海工部,對該項目的經營、設計、采辦、建造、安全、調試等職能進行集中管理,確保了信息的及時暢通。同時,外高橋造船在開展國際合作、利用外國專家資源等方面進行了積極的探索,不僅保障了該項目的順利完工,也提升了自身的海工項目管理水平。
為了盡快掌握深水半潛式鉆井平臺的關鍵技術,外高橋造船采用科研與工程相結合的方法,將相關重大設計、建造難點以子課題的形式歸類分析,成立相應的攻關小組,及時總結經驗并形成企業(yè)標準。同時,該公司挑選組織高素質專業(yè)人員對各子課題的研究成果進行提煉和深化,圍繞“海洋石油981”號先后申報了7項國家技術專利,發(fā)表了8篇專業(yè)論文,培養(yǎng)出一支具有較高水準的海工研發(fā)團隊。這支團隊在國內首次突破了基于有限元數(shù)值分析的精度控制等核心關鍵技術,建立了超深水半潛式鉆井平臺總裝建造和配套技術體系,達到國際先進水平。
為了保證平臺的堅固安全,“海洋石油981”號采用了大量的高強度鋼,加之上海地區(qū)空氣濕度較大,給焊接作業(yè)帶來了巨大挑戰(zhàn)。外高橋造船研究出多種海工裝備高強度厚板焊接技術工藝,其中裂紋指端擴展位移試驗(CTOD)后來還被引為國家海工平臺建造技術標準。整個“海洋石油981”號焊接加工的長度達到240千米,其中包括30千米的平面焊接和210千米的直角焊接,而從最后的報驗結果看,其焊接質量檢測合格率達到了100%。此外,“海洋石油981”號系國內首次采用船塢內總裝建造方式建造的鉆井平臺,對分段建造的精度、吊裝搭載的效率都提出了極高的要求。外高橋造船克服了船塢尺度不夠、起吊能力有限等諸多困難,通過工法創(chuàng)新順利實現(xiàn)了技術質量目標。在海上安裝調試過程中,外高橋造船不僅順利完成了8個大馬力推進器的安裝工作,還先后經受了“米雷”和“梅花”兩個12級以上臺風的正面沖擊以及5次以上高強度冷空氣的影響,沒有出現(xiàn)任何系統(tǒng)故障,充分證明其各項功能完全滿足技術規(guī)格書要求,設計建造質量上乘。
通過長達4年的建造過程,外高橋造船在海工平臺總裝建造技術,特殊結構焊接技術,鉆井系統(tǒng)、動力定位系統(tǒng)等關鍵系統(tǒng)的安裝和調試技術等方面,初步實現(xiàn)了“引進一流技術、培育一流團隊、打造一流海工”的目標,為企業(yè)加快調整結構、實施轉型發(fā)展奠定了良好的基礎。
運營可靠 為實現(xiàn)中國夢爭光爭氣
2011年5月23日,“海洋石油981”號在上海被正式命名。中央領導對該項目的成功建造非常關心,時任國務院副總理李克強和張德江均作出批示,表示祝賀。時任上海市委書記俞正聲專程來到外高橋造船視察現(xiàn)場。工業(yè)和信息化部部長苗圩也作出批示,對該平臺的建成交付給予了充分肯定。
2012年5月9日,“海洋石油981”號在中國南海正式開鉆,標志著我國從此具備了獨立開展深水油氣資源勘探的尖端技術能力。2014年7月15日,“海洋石油981”號結束在西沙中建島附近海域的鉆探作業(yè),按計劃順利取全取準了相關地質數(shù)據資料。2014年8月30日,“海洋石油981”號在南海北部深水區(qū)陵水17-2-1井測試獲得高產油氣流,測試日產天然氣56.5百萬立方英尺,相當于9400桶油當量,這是中國海域自營深水勘探的第一個重大油氣發(fā)現(xiàn)。
在過去的3年里,“海洋石油981”號不僅經受住了南海自然環(huán)境帶來的各種考驗,而且成為我國維護海洋權益和南海主權的一把“利器”。2014年5月,有國家干擾“海洋石油981”號在我國南海的正常作業(yè),一度引起人們對該平臺安全性的擔憂。不過在項目參與者看來,這些國家的小動作,影響不了平臺的安全,因為早在設計和建造之時,他們就考慮到了“海洋石油981”號與補給船發(fā)生摩擦和碰撞的可能性。他們認為,即便是三五千噸的船舶正面撞擊“海洋石油981”號,也很難使后者發(fā)生傾覆等狀況。
“海洋石油981”號采用的是錨泊定位和DP3動力定位的雙定位系統(tǒng)設計,可根據海況條件自由調節(jié)和組合。該平臺擁有12個15噸重的船錨,每個都可以產生800多噸的抓力,每根船錨鏈長1750米、重約280多噸,其中還加入了以高強度尼龍繩為主的合成纖維索,從而可吸收平臺移動產生的能量。在實際使用過程中,即使遭遇風力在15級及以上的臺風襲擊,“海洋石油981”號也能做到“巋然不動”。同時,采用該雙定位系統(tǒng),每天可節(jié)約原油20噸、減少二氧化碳排放量63噸,對于節(jié)能減排和保護海洋生態(tài)環(huán)境產生了顯著作用。
正是得益于在設計、建造過程中的精益求精和艱辛努力,從2012年正式開鉆至今,“海洋石油981”號沒有出現(xiàn)過任何安全問題。中國海洋石油總公司和檢驗單位CCS均認為,從總體來看,目前該平臺的主要運行指標都達到了國際先進水平。
外高橋造船負責人表示,“海洋石油981”號投入運營以來取得的各項成果,表明外高橋造船的海工建造水平和能力得到了充分的檢驗和認可,從而打破了國外對深水半潛式鉆井平臺的技術壟斷和市場壟斷。而該項目獲得國家科技進步獎最高獎,更彰顯了“中船海工”品牌的價值。經略海洋,擁抱深藍,科技引領,再邁高端。未來,外高橋造船將以“做強中國第一船廠”作為歷史使命和責任,不斷續(xù)寫高端海工裝備制造的新篇章,為把中船集團建成國內領先、世界一流的創(chuàng)新型海洋裝備集團,為國家維護海洋權益、發(fā)展海洋經濟、建設海洋強國作出更大的貢獻。(