“蓝鲸1号”半潜式深水钻井平台

任辉

细数 2017年我国的重大科技成果，“在南海神狐海域首次成功试开采可燃冰”必占有一席之地。自2017年5月10日正式出气，至7月9日封井，我国科技和工程人员创造了人类可燃冰开发领域的诸多第一。而在这些丰硕成果的背后，一座体量庞大的钻井平台分外抢眼，这就是保障此次可燃冰试开采工程圆满成功的“蓝鲸1号”半潜式深水钻井平台。

“蓝鲸1号”半潜式深水钻井平台由烟台中集来福士海洋工程有限公司建造，長117米，宽92.7米，高118米，最大作业水深3658米，最大钻井深度15250米，是目前全球作业水深、钻井深度最深的半潜式钻井平台，适用于全球深海作业。与传统单钻塔平台相比，“蓝鲸1号”配置了高效的液压双钻塔和全球领先的西门子闭环动力系统，可提升30%的作业效率，节省11%的燃料消耗。

迫切需求下应运而生的大国利器

人类使用石油、天然气等化石能源由来已久。然而随着全球经济的发展，原油和天然气的消耗量剧增，陆地上的油气田资源陆续枯竭。于是，人们将目光投向了海洋。20世纪20年代，美国人率先在美国西海岸发现了油田，拉开了人们从海上挖掘油气的序幕。如今，在大西洋的北海、墨西哥湾，印度洋的波斯湾以及太平洋的中国海域，都发现并投产了许多海上油田。

这些近海的油田大多位于水深很浅的地方，所以早期的钻井平台大多是固定式的，将支架埋入海底，支撑起水面上的甲板和甲板上的设备，结构比较简单，造价和建设难度都较低。但随着不断的勘探开发，浅海地区的油气田资源也越来越少，人们又把勘探的重点转向了深海，在最近几年，全球 70%的重大油气田都发现于水深超过1000米的深海海底。除此之外，一种同样蕴藏在深海的高效且清洁的新能源引起了全世界的关注。那便是一种天然气水合物，即可燃冰，其99%的成分都是可以燃烧的甲烷，能量比相同体积的石油高出10倍。我国境内已探明的可燃冰储量，能满足100年的能源使用需求。因此，对可燃冰的开采利用意义长远。

那么，要开采深海的石油甚至可燃冰，传统的钻井平台就派不上用场了。在水深超过千米的区域，无法将钻井平台用支架固定在海底。为了解决这个难题，一些可以自由航行的钻井设备被研发出来，其中最为重要的就是半潜式深海钻井平台，而“蓝鲸1号”正是这种钻井平台中的先进代表。

乘风破浪的海上堡垒

广阔的海面上，钻井平台就像一叶孤舟，随时会遭遇台风、海流的强力冲击。因此，建造团队以能够抵御16级台风为目标，给“蓝鲸1号”打造了一副坚不可摧的铠甲。“蓝鲸1号”重达43000吨，立柱和平台使用的钢板厚达100毫米，是我国最负盛名的钢铁厂——鞍山钢铁厂历时3个月，通过一次次试验，不断调整加工方法，最终生产出的超高强度钢板。而立柱与平台间的焊接技术，则是建造团队通过1年多的试验，历经几千次技术调整所研发的，大大提升了“蓝鲸1号”平台的安全性。

稳如泰山的定海神针——“蓝鲸1号”的定位系统

“蓝鲸1号”行驶在海面上的时候，就是一艘平稳的大船，但它的使命是深海钻探。进行深海钻探时，“蓝鲸1号”漂浮在海面上，它联结的是深深钻进海底的纤细钻杆，这就要求即使遭遇强烈的台风、海流，“蓝鲸1号”也必须牢牢停留在原地，否则就会发生钻杆折断的惨剧。“蓝鲸 1号”之所以能够被称为全球最先进的深海钻井平台，就在于它配备了全球最先进的DP3动力定位系统。而DP3动力定位系统的作用就是：通过收集“蓝鲸1号”底部8个推进器的转速、方向，以及风、浪、海流等环境参数，进行精密计算和分析，并实时控制8个推进器的转速和方向，确保“蓝鲸1号”在台风、海流的袭击下岿然不动。在南海试采可燃冰时，第2号台风“苗柏”正面袭击了正在钻探的“蓝鲸1号”，台风中心最大风力11级、浪高6.5米，但是它却稳如泰山，钻探和产气工作丝毫未受到影响。

两套金刚钻，做好精细活

“蓝鲸 1号”采用了全球领先的双钻塔结构，一个钻塔负责钻井，另外一个钻塔负责处理并联结钻杆。由于“蓝鲸1号”钻井高达67米，并且拥有48米的提升高度以及双井心的配置，因此，当一个井心钻探时，另外一个井心就可以不断地把3根15米长的钻杆联结成一根45米长的钻杆，源源不断地提供给钻井的井心使用。这样一个双钻塔的钻井系统，可将“蓝鲸1号”的工作效率提升30%。

电力和液压双保障，提供强大动力

驱动这套钻井系统的是强大的电力和液压供应。“蓝鲸1号”上的电力系统所能提供的电力足够一个人口达 50万的小城市使用，而在电脑的控制下，该电力系统还可以根据工作强度智能地调节工作效率，在闲置的时候自动关闭其中一些发电机，这样可降低钻井平台11%的油耗，主机的维护费用更是节省了一半。而这些充沛的电力又驱动着全球最大、装载了16万升液压油的液压动力站，这套复杂的系统拥有5000多米高度清洁的管道，液压压力达到了300千克。正是这样天衣无缝的配合，赋予了“蓝鲸1号”在3600米水深环境下精确钻井15250米的逆天能力，成为全世界钻井能力最强的一座钻井平台。

船员们出海作业，在海上一待就是几个月。因此，“蓝鲸1号”上建有完善的生活区，每个宿舍里都有两间独立的房间，生活上互不影响，而在公共区域，卫生间、客厅、电视、沙发一应俱全。除此之外，“蓝鲸1号”上还有健身房，供船员们锻炼身体。

防喷器是钻井平台上非常重要的装置，它的作用是在试油、修井、完井作业过程中用来关闭井口，防止井喷事故发生，以及在紧急情况下切断钻杆。2010年，一家英国石油公司的钻井平台在墨西哥湾开采石油时，由于防喷器故障，导致剧烈井喷并最终爆炸，造成7人重伤，11人失踪，大量原油泄漏，污染了 2万平方千米的海域，由此可见防喷器对钻井平台的重要性。目前，单个防喷器的价格高达800到1000万美元，因为价格昂贵，很多钻井平台只配置1台，但“蓝鲸1号”却是2台的豪华配置。