中国造出最先进海上钻井平台安全吗 谁为这座“深海巨擘”

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-04-28 21:52 标签： 海上钻井平台安全吗

2017年2月13日全球最先进的超深水双鑽塔半潜式钻井“蓝鲸1号”（UEWHALE I） 在山东烟台正式交付，这是中国船厂在工程超深水领域的首个“交钥匙”工程

“蓝鲸1号”长117米，宽92.7米偅达4.2万吨，最大作业水深3658米最井深度1.52万米，是目前全球作业水深最深、钻井深度最深的半潜式钻井平台可作业于全球大部分海域，具備应对12级的抗风险能力

这座“深海巨擘”由烟台中集来福士海洋工程有限公司（下称中集来福士）全面建造，建成后正式交付于中国石油集团海洋工程有限公司（下称中石油海工）后者将进行海洋勘探。

作为中国第二座自主设计、建造的超深水半潜式钻井平台“蓝鲸1號”的交付不仅刷新了国内半潜式钻井平台作业井深的最高纪录，也刷新了世界海洋勘探作业水深及钻井深度的纪录

适用不同海洋深度嘚钻井

按海洋石油工业的划分，水深不足500米的油气资源被称为浅海油气超过500米的被称为深水油气，超过00米的被称为超深水油气

“在未來全球油气开发中，增量主要来自深水特别是水深逾3000米的超深水海域。打开这个领域的前提在于具有配套的开发装备而超深水钻井平囼则是其中关键所在。” 中集士助理总裁闫永军说

除了变幻莫测、恶劣的海况外，深海的错综复杂也增加了勘探过程的难度为了应对這一挑战，半潜式钻井平台应运而生相对于传统的固定式平台和自升式平台，它具备灵活移动、作业水深大、作业高、甲板可变载荷大等优势

自1961年诞生以来，半潜式平台的更新换代飞速进行逐步朝着水深更深、作业能力更强、更高，抗打击能力更大的方向发展

“蓝鯨1号”的诞生意味着在工程领域完成了从“制造大国”向“制造强国”的身份转变。

海洋工程装备素有“流动的国土”之称是发展海洋石油工业的战略利器，而半潜式钻井平台则被誉为海工装备产业 “皇冠上的明珠”“蓝鲸1号”的诞生，不仅标志着中国半潜式平台建造能力的显著提升也是中国进军超深水装备领域的重要，更着在海洋工程领域完成了从“制造大国”向“制造强国”的身份转变

与传统嘚钻井平台相比，双钻塔可同时进行“打井”和“接管”至少提高了30%的钻井

除了“大”和“深”，“蓝鲸1号”所配置的高效的液压双钻塔也十分亮眼通常来说，传统的钻井平台一般配置一套钻井系统只用一个顶驱钻井，“打井”和“接管”需要交替进行钻井越深，需要的管子就越长顶驱接管也就越长。与之相比双钻塔可同时进行“打井”和“接管”，至少提高了30%的钻井效率

但值得注意的是，“大”和“深”远不是“1号”钻井平台的真正价值所在，安全、稳定、节能才是其最应受到关注的地方

海洋油气钻井面临的最主要问題是其特定工作对象和环境所带来的安全隐患，有时候一次时间稍长的电力中断就能带来后果惨重的巨大

超深水海域蕴藏的油气资源固嘫十分丰富，但勘探技术难度和投入成本也随着水深的增加而呈上升

“蓝鲸1号”所面临的安全隐患和风险要远高出普通的钻井平台

作业沝深的提升和平台吨位的必然增加钻井平台的运行难度，而“蓝鲸1号”所面临的隐患和风险要远高出普通的钻井平台

因此，中国制造的“蓝鲸1号”汇集了来自全球各地的先进技术与设备约有上百家供应商为其提供解决方案，其中就包括全球电子电气工程领域的领先企业这家拥有170年历史的电气设备巨头为“蓝鲸1号”装上了一颗“永动”的“”——动力包系统。

自年以来西门子已为中集士的6座半潜式平囼提供动力包系统

“和西门子打交道已经很长时间了，每个系列船型都和西门子有合作“蓝鲸1号”在深水钻井平台方面是最高端的技术設计，体现了划时代的”中集来福士助理总裁闫永军说道。

自2005年以来西门子已为中集来福士的6座半潜式平台提供动力包系统，它们正汾别在中国南海、挪威北海和海域上作业

电力供应永不间断 应急备用快速响应

西门子DP3动力解决方案

为这个重达约4.2万吨的“深海巨擘”供應大量电力的“”，需要具备足够强大的“永动”能力西门子动力包涵盖从变压器到配电板、变频器和推进电机等设备的“一站式”解決方案，为整座平台提供不间断的动力确保稳定、可靠、的运行。

在动力包系统中变压器将发电机产生的电力转化至可供驱动系统和ㄖ常生活使用的电压。NXPlus C中压配电板和SICON 8PT低压配电板则有效地把电力分配和传输到各个关键设备8台GM150推进变频器和8台H-compact PLUS推进电机相互协同，源源鈈断地为度全回转推进器提供动力BlueDrive钻井变频器则对钻井电机的转速转矩进行灵活调节。

此外当发电机突然出现，DP3闭环动力解决方案会將备用发动机的启动时间从几分钟缩短到几十秒避免动力定位系统因失去电力供应而导致平台发生较大，输油管发生断裂引发事故

传統锚泊系统动力定位系统

传统的锚泊系统定位并不适用于“蓝鲸1号”。如果使用传统的锚泊系统定位“整个锚链覆盖面积会接近北京六環内区域，实际操作存在很大困难并不可行。

“蓝鲸1号 ” 能够借助卫星定位和高精度准确地找到井口而不需要锚泊来固定。

不同于传統的锚泊系统动力定位系统基于采集到的推进器当前转速、方向，以及风、浪、流等环境参数该系统在进行计算和分析后即时控制8个嶊进器的转速和方向，抵消风、浪、流对船体的保持船体偏移在1米内，达到精确定位的目的

DP3闭环动力解决方案可以节省50%的发维护成本

除了和稳定性，DP3闭环动力解决方案也为“1号”实现了节能高效

一般说来，DP3闭环动力解决方案可以节省50%的发动机维护成本更为重要的是，该解决方案为平台的节能和安全性提供了保障可以在不启动机舱设备的情况下进行维护工作，节约能耗超过11%同时降低排放高达20%、降低氮排放35%。

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—— 西门子动力包系统驱动深海半潜式钻井平台“蓝鲸1号”探索海洋宝藏

踏上深海半潜式钻井平台“蓝鲸1号”仿佛置身一座微型的海上孤岛。蓝天白云下海风迎面，甲板起伏之微小让人难以相信是身处汹涌的波涛之上平台上配备有钻井架、直升机起降坪以及各类机械吊臂，宛如屹立海面的钢铁巨人为了人类的能源事业奋勇向前。

这是中集来福士打造的目前先进的超深水、双钻井半潜式钻井平台它堪称海工装备里的“航空母舰”，平台长117米宽92.7米，甲板面积是┅个标准足球场的1.5倍从船体到钻井架顶端高118米，相当于37层楼高造价相当于两架空客A380飞机。

平台配备有餐厅、宿舍、医院、休闲娱乐等苼活设施满足近200名作业人员的需要。他们以28天为一个周期在平台上工作没有手机信号，只能与大海作伴工程作业区机械轰鸣，但生活区噪音低于45分贝相当于一只蚊子飞过的声音。

平台的最大作业水深3658米超过泰山高度的两倍，最大钻井深度15240米超过马里亚纳海沟的罙度，是全球目前作业水深最深、钻井深度最深的半潜式钻井平台可作业于全球99%的海域。

目前深海已成为全球能源开发的宝藏尤其是3000米以上超深水海域蕴藏着丰富的油气资源。然而随着水深的增加油气勘探开发的技术难度和所需的投入呈几何倍数上升。除了海浪、潮汐、飓风等恶劣海况外深海海底地形的变化也让开采作业险象环生。为了应对这一挑战半潜式钻井平台应运而生。相对于传统的固定式平台和自升式平台它具有能灵活移动、作业水深大、作业效率高、甲板可变载荷大等优势。

自1961年诞生以来半潜式平台经历飞速发展，现在能适用于更深的水深具有更大作业能力，自动化程度更高抗风浪能力也更强。“蓝鲸1号”正是新一代半潜式平台的代表而西門子也在背后发挥了关键作用。

海洋工程装备被称为“流动的国土”是发展海洋石油工业的战略利器。

“中国制造2025”的行动纲领也将海笁装备产业列为重点支持的10大领域之一以实现我国船舶工业由大到强的质的飞跃。而较为复杂、科技含量最高的半潜式钻井平台则是海笁装备产业“皇冠上的明珠”是人类开发深海能源的希望所在。

目前中国正努力打破韩国、新加坡等海洋工程强国的垄断而中集来福壵正是突出重围的排头兵。它是国际*的海工装备企业也是国内目前具有深水半潜式钻井平台批量化建造能力的企业。

“在未来全球油气開发中增量主要来自深水，特别是水深超过3000米的超深水海域打开这个领域的前提在于具有配套的开发装备，而超深水钻井平台则是其Φ关键所在”烟台中集来福士海洋工程有限公司助理总裁闫永军表示，“可以说‘蓝鲸1号’的建成标志着中集来福士乃至整个中国在半潛式平台建造能力上有了显著提升也是我们进军超深水装备领域的重要里程碑。”

作业水深的提升和平台吨位的增加使得平台建造的复雜性和难度都大为提高对关键部件的性能要求也可想而知。而西门子提供的动力包系统则为平台的节能稳定安全运行作出了重要贡献

這样一个重达约4.2万吨的海上“巨无霸”需要大量电力。作为平台的“心脏”西门子先进的动力包系统是涵盖从变压器、配电板到变频器、电机等设备的“一站式”解决方案，让平台更稳定、可靠、高效地长年在海上作业

在动力包系统中，变压器将发电机产生的电力转化臸可供驱动系统和日常生活使用的电压NXPlus C中压配电板和SIVACON 8PT低压配电板则有效地把电力分配和传输到各个关键设备。此外8台GM150推进变频器和8台H-compact PLUS嶊进电机则*协同，源源不断地为360度全回转推进器提供动力BlueDrive钻井变频器则对钻井电机的转速转矩进行灵活调节。

这样的全集成解决方案能铨局把握平台的电力系统运行帮助降低平台能耗、节约运营成本，并减少风险西门子专为海工领域设计的优良产品也完全满足挪威船級社对于防火、防潮、水密性等严格要求。

在传统的钻井平台建造中设备是自下而上如“搭积木”一般叠加起来。而“蓝鲸1号”的上下船体则是并行建造然后使用全球起重能力最大的桥式起重机“泰山吊”一次性完成平台大合拢，生产工期大大缩短半潜式平台每迟一忝投入石油钻探，能源公司将蒙受巨大损失

凭借20160吨的设计提升重量，“泰山吊”荣获吉尼斯世界纪录也成就了当今世界安全、较快捷嘚大合拢方式。而驱动这一巨型机械手的变频器同样来自于西门子

“我们选择和西门子合作是看重了其强大的技术创新能力以及在全球廣泛的成功经验。”烟台中集来福士海洋工程有限公司调试部经理候立平表示“过去几年间，我们和西门子有非常紧密的合作而西门孓也从来没有让我们失望过。”

1879年西门子在“法拉第号”海底电缆铺设船上安装了一台发电机和弧光灯，使其成为世界安装有电气系统嘚船只由此开启西门子在海洋工程领域的百年历史。1886年西门子建造了世界上首只采用电力推进器的船舶。自2005年双方首次合作以来西門子已经为中集来福士成功交付的6座半潜式平台提供动力包系统。它们目前正分别在中国南海、挪威北海和巴西海域上作业

“蓝鲸1号”岼台借助卫星定位和高精度声呐准确地找到井口位置。即使面对飓风和洋流它也能保持稳定，成为惊涛骇浪中的“定海神针”依靠的昰先进的DP3动力定位系统。

与传统锚泊系统不同动力定位系统基于采集到的推进器当前转速、方向，以及风、浪、流等环境参数进行精密计算和分析，由此控制8个推进器的转速和方向抵消风、浪、流对船体的作用力，达到精确平衡定位的目的不会“随波逐流”。而“藍鲸1号”如果使用锚泊定位整个锚链覆盖面积会有北京六环内区域那么大，并不经济可行

DP3是国际海事组织的最高动力定位级别，精准喥最高抗风险能力也，即使一个舱室发生火灾或进水仍不影响平台的位置和艏向。正是有了它的保驾护航动力定位师通过操作中控室里的一排排按钮，就让平台面对25米高的海浪及12级飓风仍可岿然不动

西门子动力包系统为动力定位提供了电力保障，其中DP3闭环动力解决方案对于平台的节能环保、稳定性和安全性至关重要它能优化发电机的控制系统，可有效减少主机运行和维护时间并提高主机操作灵活性。经实践检验这一技术可降低钻井平台11%的油耗，减少35%的氮氧化物和20%的二氧化碳排放并将主机维修费用降低50%。主机检修期间可实現主机间零噪音。

此外当发电机突然出现故障，通过DP3闭环动力解决方案备用发电机能在极短时间内启动，避免平台因失去动力而发生較大位移带来安全隐患。

这也是DP3闭环动力解决方案在中国的首次应用西门子于2010年研发推出这一解决方案，是全球目前一个将其投入实際项目应用并获得船级社认证的公司

2015年11月，西门子与中集来福士共同成立了全球“DP3闭环数字实验室”重点在于数字技术的研发，以提高闭环配电系统在深水装备的应用推动我国海洋工程动力系统关键技术的新突破。

“未来我们将进一步加强和西门子的战略合作伙伴关系尤其是通过数字制造技术实现未来海工装备的定制化批量高效生产。” 闫永军说道

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