中國如何走向深海？

本文由 中國海油 特約制作

海洋

面積遼闊，物產(chǎn)豐富

蘊(yùn)藏著這顆星球上超過

34%

的石油和天然氣

然而

這些油氣資源卻并非觸手可及

其中更有

44%

深埋于水深超過300米的

深海之下

在中國也同樣如此

尤其是在我國南海

在這片平均水深超過1000米的海域

55%

的油氣資源

都埋在深深的海底

（國際上劃分深水區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)有＞300米、＞400米、＞500米等不同方案，本文采用＞300米的分級標(biāo)準(zhǔn)，其中水深在300米以內(nèi)的海域?yàn)闇\水，300-1500米為深水，大于1500米為超深水。下圖為中國海域地形圖，制圖@鄭藝/星球研究所）

▼

但是海洋環(huán)境

卻極其復(fù)雜、極其惡劣

水深每增加一米

資源開采難度將呈幾何級數(shù)增長

以致于在過去的漫長歲月中

面對近在家門口的寶藏

我們始終舉步維艱

直到近些年來

我們終于依靠自己的力量

相繼實(shí)現(xiàn)了

第一次深?？碧?/p>

第一次深海鉆井

更建成了第一座

水深達(dá)1500米的大氣田

正式開啟了中國海上油氣開采的

超深水時代

（請橫屏觀看，2021年6月，中國首個自營的1500米水深的天然氣田“深海一號”正式投產(chǎn)，畫面中的龐然大物為中國最大生產(chǎn)儲卸油平臺，攝影師@韓慶）

▼

而放眼全國

我們的渤海、東海、南海之上

145個油氣田不分晝夜

將來自海洋深處的能源

源源不斷地送往全國

作業(yè)能力也從數(shù)十米

飛躍至3000米之多

為什么

走向深海的道路會如此艱難？

我們又是如何做到的呢？

01

煉一雙“火眼金睛”

想要走向深海

我們首先必須知道

海底的油氣資源

究竟在哪里

可是

深海之中如同一團(tuán)迷霧

地層之下更是深不可測

除非擁有一雙

能夠穿透海水、穿透地層的

“火眼金睛”

（潿洲島鑲嵌在一望無垠的大海中，攝影師@陳肖）

▼

在陸地上

人們可以向地下發(fā)射人造聲波

通過接收和分析

不同地層的反射波

便能反推出地層的分布規(guī)律

從而推斷出油氣資源的分布

類似的探測方法

同樣適用于海上

只不過海上毫無立足之地

若要安放所有設(shè)備、人員

人們必須要有一艘特殊的

能夠進(jìn)行物理勘探的大船

人稱物探船

（這種利用聲波等物理手段來研究地層信息的手段，稱為地球物理勘探，簡稱物探。人造聲波也稱為人造地震波，其勘探方式則被業(yè)內(nèi)稱為地震勘探。海上地震勘探原理示意，請橫屏觀看，制圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）

▼

這種船最鮮明的特征

就是尾部拖行的超長電纜

它們用于接收海底反射的聲波

相當(dāng)于每一條電纜

都掃描了地層的一個切面

（單條電纜勘探示意，制圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）

▼

但僅憑一個切面

做出的判斷顯然不夠準(zhǔn)確

倘若能同時掃描更多地層切面

并將它們拼合起來

一個三維地層模型

便躍然眼前

隱藏其中的油氣線索

也將一一顯現(xiàn)

（多條平行電纜勘探示意，制圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）

▼

這也意味著

當(dāng)一艘船拖帶的電纜

長度越長、數(shù)量越多

一次掃過的面積就越大

若再有更快的航速以及超長的續(xù)航

掃描效率自然就越高

（請橫屏觀看，地震船以及拖拽的長長的電纜，攝影師@趙仲興）

▼

但要擁有這樣一艘物探船

卻并非易事

以致于在我國海上油氣開采的初期

人們只能用塑料袋裝滿炸藥

來激發(fā)聲波

只能用膠布包裹電纜

甚至用氣球懸浮電纜

才好不容易將一艘舊船

改造成了簡陋的物探船

但自此以后

一場長達(dá)50多年的升級之路

拉開帷幕

從中外合建的

裝備4條6000米長電纜的

“東方明珠號”物探船

再到自行改裝的

裝備8條6000米長電纜的

“海洋石油719”物探船

最終

裝備12條8000米長電纜的

“海洋石油720”深水物探船

終于誕生

當(dāng)其尾部電纜展開后

覆蓋的海域面積之大

甚至相當(dāng)于1200多個標(biāo)準(zhǔn)足球場

（左邊小船正在為右邊大船提供物資補(bǔ)給，其中大船為物探船海洋石油720，攝影師@陳志瑋）

▼

不僅如此

其航行速度、續(xù)航里程

抗風(fēng)浪以及破冰等能力

均大幅提升

不但可以抵抗南海的狂風(fēng)巨浪

還可以馳騁于北極等極寒海域

因此它也一舉成為

亞洲最先進(jìn)、作業(yè)能力最強(qiáng)的物探船

（請橫屏觀看，作業(yè)中的海洋石油720，注意圖中的電纜長度與船本身大小的對比，攝影師@陳志瑋）

▼

至此

一艘艘物探船

如同一雙雙“火眼金睛”

在中國各大海域往來穿行

由它們掃描收集的水下信息

經(jīng)地質(zhì)學(xué)家分析后

從中發(fā)現(xiàn)了眾多的油氣分布區(qū)域

但僅到這里

我們依然無法走向深海

因?yàn)檫@些被探明的區(qū)域

究竟是否具有開采價值

只有真正將鉆井鉆入地層

才能一探究竟

然而

要從波濤滾滾的海面

將鉆井向下打入數(shù)千米深的海底

又談何容易？

02

造一座“海上堡壘”

要在海上打井

前提是我們必須造一座

“海上堡壘”

有了堡壘

裝備和人員才有立足之地

而堡壘越堅(jiān)固

鉆井作業(yè)才能夠應(yīng)對

海風(fēng)、海浪、海流、海冰等

各種惡劣的海洋環(huán)境

（洶涌的海浪沖擊海岸，攝影師@胡穎）

▼

起初

人們利用鋼管

搭建從海上直插海底的導(dǎo)管架

其上再鋪設(shè)甲板、放置設(shè)備

固定式鉆井平臺

便誕生了

（固定式鉆井平臺示意，制圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）

▼

但這種“固定堡壘”

一經(jīng)安裝便無法移動

對于需要重復(fù)使用的鉆井平臺而言

實(shí)在沒有太多優(yōu)勢

所以除了一些特定環(huán)境外

如今已幾乎銷聲匿跡

取而代之的是

一種“移動堡壘”

它由

一個平臺、數(shù)條樁腿

以及特殊的升降裝置

組合而成

在升降裝置的作用下

平臺和樁腿可以垂直升降

從而實(shí)現(xiàn)

固定時鉆井，浮動時轉(zhuǎn)移

這便是

自升式鉆井平臺

（自升式鉆井平臺示意，制圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）

▼

它憑借

靈活移動、重復(fù)使用等優(yōu)勢

很快便成為鉆井平臺家族的

主角之一

（請橫屏觀看，在拖船的牽引下，自升式鉆井平臺正在轉(zhuǎn)移位置，攝影師@王振宇）

▼

不過

這種堡壘也并非十全十美

其最大的弱點(diǎn)

便是高高豎立的樁腿

因?yàn)橐m應(yīng)更大的水深

樁腿的長度、尺寸、重量

必將不斷增大

平臺結(jié)構(gòu)也因此變得越發(fā)復(fù)雜

使其難以應(yīng)對惡劣的海洋環(huán)境

所以

在目前中國建造的此類平臺中

122米

已經(jīng)達(dá)到其工作水深的極限

（“海洋石油944”自升式鉆井平臺，其樁腿底部裝有特制的大“靴子”，能夠在松軟的海底區(qū)域“腳踏實(shí)地”，攝影師@王振宇）

▼

于是

一種更加靈活的“海上堡壘”

應(yīng)運(yùn)而生

它由上部平臺、下部浮體

以及中間連接的立柱

三個部分組成

拖航時像一艘大船浮于海面

工作時由下部浮體充水下潛

故而得名

半潛式鉆井平臺

（穩(wěn)立于海浪中的半潛式鉆井平臺，攝影師@鄭建富）

▼

這樣的半潛狀態(tài)

既可以讓平臺的重心下移

保持平臺垂直方向的穩(wěn)定

平臺四個角上安裝的錨鏈

又能保持前后左右的穩(wěn)定

（半潛式鉆井平臺示意，制圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）

▼

1978年

中國從挪威引進(jìn)的

第一座半潛式鉆井平臺

“南海2號”

最大作業(yè)水深就達(dá)到

200米

（南海2號，攝影師@宮瑞卿）

▼

而自2010年起

隨著技術(shù)的不斷突破

一眾中國自行建造的深水鉆井平臺

紛紛登上歷史舞臺

甚至一次又一次打破

工作水深的世界紀(jì)錄

從“創(chuàng)新號”半潛式鉆井平臺的

750米

到“興旺號”半潛式鉆井平臺的

1500米

（“興旺號”半潛式鉆井平臺，攝影師@李佑坤）

▼

再到“海洋石油981”半潛式鉆井平臺的

3000米

以及“藍(lán)鯨1號”半潛式鉆井平臺的

3658米

（請橫屏觀看，多艘半潛式鉆井平臺同框，攝影師@唐克/視覺中國）

▼

為了更好地適應(yīng)深水環(huán)境

有的半潛式鉆井平臺

不僅擁有巨大的錨鏈

還在平臺下部加裝了

可以360°旋轉(zhuǎn)的大馬力推進(jìn)器

再輔以衛(wèi)星定位、氣象監(jiān)測等

即使沒有錨鏈

依然可以在驚濤駭浪中穩(wěn)如泰山

（待安裝的推進(jìn)器，圖片來源@中國海油）

▼

例如作業(yè)水深達(dá)3000米的

“海洋石油981”

就可以在水深小于1500米時

使用錨鏈來穩(wěn)定平臺

水深大于1500米時

則啟用推進(jìn)器

（拖航中的“海洋石油981”半潛式鉆井平臺，攝影師@茅亞林）

▼

就這樣

茫茫海面之上

中國人終于建成了

一座座穩(wěn)定而堅(jiān)實(shí)的“海上堡壘”

巨型堡壘之上

井架豎立，鉆機(jī)轟鳴

（工人們正在下鉆作業(yè)，攝影師@王振宇）

▼

堡壘之下

半米粗的隔水鋼管直插海底

碩大的鉆頭

則沿著鋼管鉆入地下

最大深度超過15000米

（海洋石油981正在進(jìn)行鉆井作業(yè)，白色管道為隔水管，鉆桿從隔水管中間直插海底，攝影師@趙亮）

▼

于是

在被探明的油氣區(qū)域內(nèi)

經(jīng)過一次次鉆井的驗(yàn)證

包括中國最大的海上油田

蓬萊19-3

中國最大的海上氣田

崖城13-1

在內(nèi)的數(shù)百個油氣田終于顯露真容

（中國海域主要油氣田分布示意，制圖@鄭藝/星球研究所）

▼

但是

這些“海上堡壘”

并無法實(shí)現(xiàn)持續(xù)不斷的油氣生產(chǎn)

完成鉆井后

它們便將前往新的油氣田

繼續(xù)自己的使命

因此

若要真正實(shí)現(xiàn)深海采油

我們還需要建造一座晝夜不休的

“海上工廠”

03

建一座“海上工廠”

這座“海上工廠”

是一個兼?zhèn)溆蜌馍a(chǎn)和加工

而且使用壽命長達(dá)數(shù)十年的

超級組合體

為此

無法重復(fù)使用

但卻能長期提供穩(wěn)定支撐的導(dǎo)管架

重新進(jìn)入人們的視線

和固定式鉆井平臺類似

人們以導(dǎo)管架為基座

在上方安裝生產(chǎn)設(shè)備

便得到了一個固定式生產(chǎn)平臺

（海上生產(chǎn)示意，制圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）

▼

而結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣

所需空間更大的加工環(huán)節(jié)

則被部署在陸地上

（海南南山陸地原油處理終端，攝影師@宮瑞卿）

▼

于是

海上生產(chǎn)、陸地加工

一座半海半陸的工廠

便誕生了

但這種“海上工廠”

對油氣田的要求相對較高

既要距離海岸不遠(yuǎn)

又要面積大、產(chǎn)量高

海底還要適合鋪設(shè)管線

所以

要想走向深海

建造一種海上生產(chǎn)、海上加工的

全海式“海上工廠”

勢在必行

其中最關(guān)鍵的便是

實(shí)現(xiàn)海上加工

于是

人們將紛繁復(fù)雜的加工設(shè)備

緊湊地布局在一艘大船上

再加上自動化控制系統(tǒng)

以及船艙的儲存功能

一座化工廠便被巧妙地塞進(jìn)了一艘船里

這便是生產(chǎn)儲油船

（英文簡稱FPSO）

（此設(shè)備全稱為浮式生產(chǎn)儲卸油裝置，國內(nèi)稱之為生產(chǎn)儲油船，下圖為工作中的生產(chǎn)儲油船，請橫屏觀看，圖片來源@中國海油）

▼

有了它

海上油氣生產(chǎn)、匯集之后

便能直接在海上完成加工

而后再經(jīng)由油輪送往陸地

（海上生產(chǎn)+海上加工模式，其中系泊塔結(jié)構(gòu)在不同水深固定方式不同，淺水區(qū)多用導(dǎo)管架固定，而在深水區(qū)則用錨鏈固定，制圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）

▼

相比于半海半陸的工廠

這種海上生產(chǎn)、海上加工的全海式工廠

建造周期短、前期投資少

再加上它還可以重復(fù)使用

一經(jīng)問世便風(fēng)靡全球

也自1989年起

便逐漸成為我國海洋油氣開采中

應(yīng)用最廣泛的模式之一

（圖中上方為生產(chǎn)儲油船，下方為油輪，油輪正在從生產(chǎn)儲油船中進(jìn)行提油作業(yè)，攝影師@李雪松）

▼

其中渤海上的

渤中28-1油田

是我國最早采用這種模式的油田

而它配備的“渤海友誼號”

也是我國第一個自行建造的

生產(chǎn)儲油船

（生產(chǎn)儲油船上密集的管道系統(tǒng)，攝影師@秦宇）

▼

可即便應(yīng)用廣泛

這種模式仍然無法實(shí)現(xiàn)深海開采

因?yàn)橄胍m應(yīng)更大水深

支撐海上生產(chǎn)的導(dǎo)管架

必然也要增加高度、延長建造周期

同時安裝難度也會隨之增加

（請橫屏觀看，海洋油氣生產(chǎn)設(shè)備組成海面上的一道靚麗風(fēng)景線，攝影師@宮瑞卿）

▼

這意味著

我們的生產(chǎn)方式

也必須再次升級

2020年

南海的流花16-2油田投產(chǎn)

其平均水深達(dá)到410米

但在茫茫海面之上

只見一艘巨大的生產(chǎn)儲油船

而固定的導(dǎo)管架不見了蹤影

這是如何做到的呢？

（請橫屏觀看，流花16-2油田的生產(chǎn)儲油船，攝影師@林川）

▼

當(dāng)我們穿過水面

就能找到問題的答案

此時你將看到的

是一張由縱橫交織的海底管網(wǎng)

組成的水下生產(chǎn)系統(tǒng)

再配合生產(chǎn)儲油船

一種

水下生產(chǎn)、海上加工的開采模式

“破水而出”

（水下生產(chǎn)+海上加工模式，制圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）

▼

而這樣的水下生產(chǎn)系統(tǒng)

不僅受天氣影響較小、可靠性強(qiáng)

若配合遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

還可以降低成本、精簡人手

再加上可重復(fù)使用的生產(chǎn)儲油船

整體投資也大大減少

因此自然而然地

成為了水深超過300米時的“新寵”

可即便如此

生產(chǎn)儲油船畢竟是一艘船

船體有限的穩(wěn)定性

并不能從容應(yīng)對惡劣的深海環(huán)境

若要擁有更強(qiáng)大的穩(wěn)定性

同時還可以重復(fù)使用

就必須建造

這樣一個龐然大物

（請橫屏觀看，巨大無比的半潛式生產(chǎn)儲卸油平臺，圖片來源@中國海油）

▼

沒錯

這就是和半潛式鉆井平臺一脈相承的

半潛式生產(chǎn)儲卸油平臺

其生產(chǎn)時部分潛于水下

有利于增強(qiáng)穩(wěn)定性

其最典型的代表便是

中國首個自主建造、運(yùn)營的

全球首座10萬噸級深水半潛式生產(chǎn)儲卸油平臺

深海一號

（請橫屏觀看，佇立于海面上的“深海一號”，圖片來源@中國海油）

▼

它的規(guī)模巨大

總高度達(dá)120米

相當(dāng)于40層樓高

若從空中俯瞰

其面積相當(dāng)于兩個標(biāo)準(zhǔn)足球場

最大排水量達(dá)11萬噸

相當(dāng)于近2艘“山東艦”航母

而作業(yè)深度則達(dá)到1500米

（鳥瞰“深海一號”，攝影師@韓慶）

▼

它“待機(jī)時間”超長

即便面對高溫、高濕

高鹽霧、超強(qiáng)臺風(fēng)的大南海

仍然可以連續(xù)工作30年

而不回塢檢修

最值得一提的是

它的立柱除了支撐平臺外

還被開發(fā)成一個巨大油艙

其容量相當(dāng)于10個標(biāo)準(zhǔn)游泳池

它也因此成為了

世界首個使用立柱儲油的半潛式平臺

（正在安裝就位的深海一號，圖片來源@中國海油）

▼

2021年6月

這只鋼鐵巨獸

在南海預(yù)定海域精準(zhǔn)就位

再加上水下生產(chǎn)系統(tǒng)

以及往來穿梭的油輪

和直通陸地的海底管線

一套極為高效的開采模式

橫空出世

其生產(chǎn)的天然氣

從海底到千家萬戶只需耗時1天

每年可以向粵港澳大灣區(qū)

供氣30億立方米

相當(dāng)于大灣區(qū)1/4的民生用氣需求

（深海一號開采模式，其中錨鏈長度一般是水深的3-5倍，故錨鏈在水下會更分散，圖中僅做示意，制圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）

▼

至此

用“火眼金睛”探路

用“海上堡壘”鉆井

用“海上工廠”生產(chǎn)

三大設(shè)施一一就位

終于讓中國人靠著自己的力量

一步步走向了深海

04

深海艦隊(duì)的誕生

當(dāng)然

這還不是全部

除了物探船、鉆井平臺、生產(chǎn)平臺

這樣的核心力量

一支具備戰(zhàn)斗力的“深海艦隊(duì)”

還必須包括鋪設(shè)海底管道的

鋪管船

（請橫屏觀看，并行的兩艘海底鋪管船，圖片來源@中國海油）

▼

搭建海上設(shè)備的

起重船

（世界最大單臂起重船“藍(lán)鯨號”正在吊裝作業(yè)，圖片來源@中國海油）

▼

拖引和補(bǔ)給物資的

工作船等

擁有不同本領(lǐng)的各種成員

（請橫屏觀看，三艘工作船正在拖引“深海一號”前進(jìn)，如同一支海洋艦隊(duì)，圖片來源@中國海油）

▼

以及在這背后

數(shù)以萬計默默奉獻(xiàn)的

深海探索者

遠(yuǎn)在數(shù)千公里之外的我們

遠(yuǎn)在陸地之上的我們

也許永遠(yuǎn)無法想象

他們是如何用微小的身軀

駕馭一個個鋼鐵巨獸

（導(dǎo)管架扶正作業(yè)現(xiàn)場，攝影師@張鵬）

▼

是如何在驚濤駭浪中

鉆出數(shù)千米深的油井

（鉆井工人正在海上安裝鉆井用的管線，攝影師@林俊西）

▼

又如何在一望無際的大海上

日復(fù)一日地堅(jiān)守

（茫茫南海上屹立的生產(chǎn)平臺，攝影師@姚術(shù)成）

▼

但這就是

這支深海艦隊(duì)的日常

正因如此

在我國對進(jìn)口石油和天然氣的依賴

依然高達(dá)73%和43%的今天

海洋油氣的增產(chǎn)量占比

已經(jīng)連續(xù)三年

達(dá)到全國增量的近80%

成為我國能源增長的新引擎

當(dāng)然

未來的道路依然漫長

因?yàn)橹袊?dāng)前的海洋油氣產(chǎn)量

僅占全國油氣總產(chǎn)量的18%

距離30%的世界平均水平

仍有不小的差距

但也正因如此

我們才必須繼續(xù)走向深海

走向更廣闊的深海

（請橫屏觀看，中國海洋石油艦隊(duì)，圖中僅展示部分裝備，制圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）

▼

本文創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)

撰文：艾藍(lán)星

設(shè)計：羅梓涵&鄭伯容

圖片：感恩的心 地圖：鄭藝

審校：李雪梨 張威

封面攝影師：中國海油&王振宇

特別鳴謝

中國海油海洋工程高級工程師 馮加果

中海油服物探事業(yè)部裝備研發(fā)制造中心總工程師 阮福明

中國海油海洋石油981平臺經(jīng)理 王偉

專家審核

中國石油大學(xué)（華東）油氣儲運(yùn)工程 蔣文明 副教授

中國石油大學(xué)（北京）流動保障研究組 康琦 博士

【說明】本文是基于中國海洋石油工業(yè)發(fā)展史，從海洋工程裝備的視角來回答“中國如何走向深海？”這個問題。而成立于1982年的中國海洋石油集團(tuán)有限公司，作為中國海洋石油工業(yè)的主力軍，用40年時間走完了西方國家海洋石油工業(yè)100年的歷程，未來也將繼續(xù)參與世界海洋石油工業(yè)的角逐。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 邱中建等. 中國油氣勘探（第四卷 近海油氣區(qū)）[M]. 地質(zhì)出版社, 1999.

[2] 傅成玉. 當(dāng)代中國海洋石油工業(yè)[M]. 當(dāng)代中國出版社, 2008.

[3] 秦文彩等. 中國海：世紀(jì)之旅[M]. 新華出版社, 2003.

[4] 《奮進(jìn)40年》創(chuàng)作組. 奮進(jìn)40年[M]. 石油工業(yè)出版社, 2018.

[5] 《中國海洋石油總公司志》編纂委員會. 中國海洋石油總公司志[M]. 改革出版社, 1999.

[6] 《中國海洋石油物探》編寫組. 中國海洋石油物探[M]. 地質(zhì)出版社, 2001.

[7] 夏侯命勝, 李志雨, 王東,等. 物探船關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢[J]. 船舶工程, 2019.

[8] 2019大型裝備性能手冊-移動平臺、船舶及FPSO.

星球研究所

以地理的視角，探索極致世界

···THE END···