中国深水技术之路初探
[中国海洋石油报2014-07-14]从1947年世界第一座近海石油平台诞生在墨西哥Couissana海域以来，人类从未停止过走向更深海域寻找油气资源的脚步。但直到本世纪初，在世界上近2000座海上石油平台中，仅65座可以工作在750米以上的深水区，25座能有效工作在1000米以上的“极深海域”，其工程造价最高可达20万美元/平方米。水深导致的工程难题和成本困境被认为是人类走向“极深海域”开发油气资源的桎梏。
为了更经济高效地开发深水油气资源，以水下生产设施为主体的水下生产系统逐渐成为深水油气开发的宠儿。从北海到墨西哥湾，从巴西到南中国海，跨国石油公司抢夺着深水技术的制高点，刷新着深水油气开发的世界纪录。
化茧成蝶：从“走向深水”到“走进深水”
◆中国海油的深水梦是由流花4-1、番禺气田、文昌10-3等一些广为人知或者不为人知的油气田支撑起来的。
2010年，位于墨西哥湾、采用水下生产系统开发的AtwaterValley项目以最大水深2714米刷新“世界深水纪录”。与此同时，位于南中国海、水深1500米的荔湾3-1气田悄然绘就了自己的蓝图，“南海深水天然气开发”工程设计项目通过审查。
和那些来自北海和墨西哥湾的“巨无霸”们相比，荔湾3-1只是个眉清目秀的“少年”。但对于中国来说，这是第一个真正意义上的深水气田，是南海深水天然气开发的“桥头堡”和“主干线”，是“南海梦”和“深水梦”的起点。
中海油研究总院海洋工程总师李新仲说：“要想在南海深水大有作为，必须提高我们的自主创新能力。”在他看来，这种能力既包括对深水钻完井、深水浮式平台、深水海底管道、水下生产系统和流动安全保障等一系列关键技术的攻关能力，也包括拥有自主知识产权的深水油气开发关键工程设备、产品和材料的设计制造能力。
前者决定了我们能否在深水油气开发领域拥有更多的话语权，充当作业者，后者决定了我们能否不再受制于人，以更低的时间成本和更好的经济效益开发深水油气资源。
深水技术的储备升级注定是伴随着欢笑和泪水、勇气与坚持的漫漫征途。从2006年起，为了取得作业者地位、独立进行深水油气田ODP（油田整体开发方案）设计，研究总院的科研工作者们进行的自主创新、技术攻关从未停止。是流花4-1、番禺气田、文昌10-3等或广为人知或不为人知的名字共同描绘了南海“大棋局”的一抹亮色，奠定了海油“深水梦”的重要基石。
技术升级：从“练在浅湾”到“赢在深海”
◆敢用是技术进步的阶梯。深水油气开发技术只有“练在浅湾”，实现质的飞跃。，才能“赢在深海”。
和三十年前依靠对外合作开发中国近海油气资源一样，海油人的深水之旅也从“师夷长技”开始。2006年，中国海油获得了尼日利亚OML130项目45%的权益。这是当时公司在海外并购的最大深水开发项目，作业者法国道达尔公司拥有国际顶尖的深水技术。“学习深水技术”是当时奔赴“雄鹰之国”的海油人最大的愿望，OML130深水项目也当之无愧地成为中国海油最早的“深水黄埔军校”之一。
2008年，高位运行的世界油价为深水技术发展提供了一次“井喷”机会。随着全球勘探新发现越来越向着深水区域转移，水下生产系统技术以其环境适应能力强、造价相对低廉的特点广受青睐。同时，ROV（水下机器人）作业水深已达4000米，装备水平的提升也为水下生产系统技术的广泛应用提供了有力支撑。当时，跨国石油公司在遍布世界的130多个油气田应用了水下生产系统技术，水下生产井数超3000口。
为了在强者恒强的“深水俱乐部”占据一席之地，中国海油进行了一次“练在浅湾”的勇敢尝试。2008年4月，流花4-1油田开发前期研究项目启动。这是中国海油第一个独立进行ODP设计、开展水下生产系统技术应用的深水项目。虽然流花4-1油田的水深只有300米，但在工程设计方面和真正意义的深水油气田差别不大。流花4-1油田是中国海油早期深水工程设计的重要“标本”，在后续的众多深水工程设计项目中，很多工程师都是“流花造”，重要设备资料也来自“流花库”。
尽管研究总院边际油田开发技术研究室副主任王春升一再谦虚地强调“我们当初研究应用水下生产系统开发流花4-1油田只是单纯地希望把这个边际油田低成本地开起来”，但他对用好深水新技术的渴望依然显而易见。现在，他和同事们已经将目光投向了新型浮式平台，结合流花区域调整与开发积极推动TLP（张力腿平台）在南海的应用。
每一次技术升级的终点也是另一次技术升级的起点。继流花4-1成为中国海油第一个主导水下设计的深水项目之后，南海深水天然气开发项目加速启动，中国海油的深水工程设计进入了“荔湾快跑”时代。与以往流花4-1先做科研课题、再做生产项目的技术储备方式不同，荔湾3-1从一开始就展现出深水学习、浅水超越的“练兵南海”姿态。
在商业模式上，荔湾3-1创造性地使用了“双作业者”模式，由中方负责浅水部分，设计建造亚洲最大的深水气田中心平台及其附属设施，将中国海油的浅水油气开发工程设计建造能力发挥到了极致；由外方负责的深水部分，中方深度介入、平行研究，最大限度地贴近深水科研一线，参与深水工程设计实战。
位于荔湾3-1气田西面、水深378米的番禺气田是荔湾3-1“迎出去”区域开发理念的受益者之一。作为中国海油第一个自营深水气田，番禺气田与荔湾3-1共用中心平台和一条长261公里的“油气运输高速公路”。与荔湾3-1不同的是，番禺气田是一份不依靠外方、独立完成的深水“作业”，采用水下生产系统技术开发，由中国海油自主进行ODP设计。
在这份“作业”中，我们惊喜地看到中国海油的深水工程设计能力已经有了稳步提升，技术话语权也逐步增强。番禺气田首次采用水下在线管汇设计，首次对水下生产系统进行可靠性、可用性和维护性分析，甚至还拥有了一份完整的水下经济估算标准表格，中国海油的深水工程设计已从“广种薄收”走向了“精耕细作”。
历经近10年的技术储备，站在巨人的肩膀上，2014年6月，文昌10-3气田项目通过审查。文昌10-3“很小”，水深只有140米左右；文昌10-3“很大”，它是中国海油首次独立完成水下生产系统基本设计的项目。文昌10-3项目展现了中国海油在水下生产系统技术领域包括流动安全保障、水下工艺、控制系统、脐带缆、水下结构物设计等在内的“全挂子”本事，既是对前人技术经验的总结，也是对前人技术成就的献礼。
设备国产：从“寻找伙伴”到“塑造伙伴”
◆聪明的“深水设计师”用技术“造”市场，向志在产业升级的中国厂商“传道解惑”。
在世界海洋工程领域，深水工程装备市场是海洋工程制造商们都想分一杯羹的“蛋糕”。由于产品技术含量高、供不应求，一个12寸水下球阀就可以卖到数十万美元。在2006年的OTC（美国国际石油天然气展览会）上，有近60%的展品涉及这个领域，而现在已经达到80%以上。
深水设备国产化是一个与技术相关的市场命题。研究总院工程研究设计院机电仪总师洪毅告诉记者，对于中国海油来说，只有实现深水油气开发设备设施的国产化，才能打破跨国石油公司的技术壁垒，稳定产品供货周期，推动有经济效益的深水资源开发。对于中国制造商来说，只有在深水设备国产化方面取得实质性突破，才能带动相关产业升级，跻身世界海洋工程领域强者之林。
在国产化过程中，“深水设计师”们扮演着“学生”和“老师”的双重角色。他们积极引进、消化、吸收新技术，站在巨人的肩膀上勇敢创新；他们用技术“造”市场，通过技术和市场的双重引导，鼓励中国厂商参与到深水设备国产化的洪流中。
南海深水项目设计部副经理高国强坦言：“许多设备的制造都达到了国内厂家设计、制造能力的极限，这既是挑战，也是能力的提升。”如今，在“深水设计师”和有志制造商的共同努力下，水下采油树、深水管汇、水下阀门、脐带缆、水下连接器等深水油气开发关键设备都已进入了国产化的加速进程。
2009年，研究总院联合民营企业攻克了适用于1500米水深脐带缆关键技术，深水油气田“生命线”从此有了“中国技术”。在研究总院的技术引导下，民营企业还自主升级了相关制造装备。相信不久的将来，“中国设计”和“中国制造”会在南海深水碰撞出灿烂的火花。
目前，针对深水前沿工程设计技术，研究总院正在依托国家科技重大专项项目前瞻性地进行一系列技术储备工作，包括张力腿平台（TLP）、深吃水立柱式平台（SPAR）、浮式液化天然气生产装置（FLNG）等深水装备的前期研究。从跨国石油公司的“学生”到中国本土制造商的“老师”，又是一次新的轮回，不久的将来，我们会有更多深水设备领域的“中国制造”。
中国深水技术之路还有多远？这是关心中国“南海梦”、“深水梦”的人们心底共同的疑问。国家能源深水油气工程技术研发中心常务副主任谢彬为记者勾画了这样的图景：到2015年，突破1500米深水油气田开发工程基本设计关键技术，实现深水工程设计由300米到1500米的重点跨越；到2020年，实现我国深水工程技术由1500米到3000米的重点跨越，提升我国深水油气田开发工程技术的核心竞争力，形成具有我国自主知识产权的深水油气田开发工程技术体系，服务于南海典型深水油气田工程，最终实现我国深水油气田的自主开发，为我国南海和海外深水油气开发提供技术支撑和保障。
从走向大海到走向深水，弹指一挥三十几年。每一次改变都是一次自主创新的蜕变。蜕变带来痛苦的历练，更带来信心和力量。中国海洋石油工业的建设者们有理由相信，只有实现深水技术“中国造”、深水设备“国产化”，深海油气才能真正挣脱束缚，实现属于中国的“南海梦”、“深水梦”。（记者张宗鹭）