亚洲之巅:“海基二号”引领深海新纪元

2024-05-24 19:04 | 中国船检 船舷内外


深海巨擘,雄姿英发。2024年3月26日,随着亚洲第一深水导管架“海基二号”在珠江口盆地海域成功滑移下水并安装就位,我国在深海资源开发方面迈出坚实一步。作为海洋工程领域的璀璨明珠,“海基二号”接连刷新亚洲深水导管架高度和重量两项记录,成为名副其实的巅峰之作。中国船级社(CCS)作为项目检验单位,以专业技术和高质量服务为“海基二号”的突破与创新全程护航。立于“海基二号”的扎实肩臂,我国必将凭借科技创新、自立自强的实力与毅力,书写海洋强国的崭新篇章。

国之重器 壮丽启航

一分钟,是“海基二号”滑行入水的瞬间,也是我国油气装备迎来全新里程碑的记录。从广东珠海出发,历经40多个小时的长距离拖航,“海基二号”华丽现身施工海域,承载着行业的期待扎根深海。入水时分,海面激起千层波浪,也折射出万丈光芒,仿佛以一种最酣畅淋漓的方式,倾诉着一路走来的艰辛与不易,更彰显着此时此刻的荣耀与辉煌。

2021年12月,中国海油发布“海基二号”开工建造的消息,26个月后,“海基二号”不再是图纸上的轮廓,而是化身为屹立于天地之间的铁塔巨擘。这一壮丽转变的背后,是项目各方凝心聚力、共同奋斗的结晶。在诸多用来描述“海基二号”的标签中,“创纪录”一定是其中最为醒目、也最为重要的一个。

身高338.5米,超过北京国贸三期主楼高度,位居亚洲第一、世界第七,这是高度上的创纪录。

体重3.7万吨,所用钢铁约等于国家体育场“鸟巢”钢结构总量,相当于与之高度接近的埃菲尔铁塔重量的4倍,成为亚洲最重的深水导管架,这是重量上的创记录。

作业水深,相比“海基一号”的280米,“海基二号”作业海域平均水深达324米,此次海上安装作业也被划归为亚洲首次在超过水深300米海域进行固定式导管架安装作业,这是作业水深上的创纪录。

数字化智能化,“海基二号”更是国内首个集数字孪生系统、外加电流阴极保护系统、海洋环境检测系统、海底环境监测系统为一体的超大型深水导管架。

然而,这些创记录对于“海基二号”来说,既代表着勇攀高峰的突破与超越,也预示着更为艰巨的挑战与更高层次的要求。一方面,“海基二号”的巍峨高度和庞大吨位已接近国内建造场地承重和吊装设备承载能力极限,由此引起的地基沉降、复杂受力计算、大型吊装、精度控制等一系列挑战,均达到国内固定式海洋平台之最。为使“海基二号”在324米水深下“站得更稳”,项目团队将第一个目标锁定在“减脂瘦身”上。通过应用超2万吨我国自主研发的S420级高强钢,“海基二号”成功攻克超大型海洋平台轻量化设计的关键技术,实现减重5000吨,并节省上亿元材料及船舶改造费用。与此同时,行业形成了一套具有完全自主知识产权的国产S420级高强钢焊接工艺开发成果。

另一方面,“海基二号”所处海域台风频发,风浪及内波流巨大,而随着作业水深的增加,导管架所受环境荷载迅速增长,其设计建造技术难度也直线上升。为使“海基二号”“立得更久”,导管架按照百年一遇的恶劣海况设计,力争在高盐高湿和风浪流的持续冲击下稳定工作30年。同时立足自主攻关,项目组全力打造集多项智能技术为一体的“智能导管架”,并首次将牺牲阳极与外加电流阴极保护技术应用于超300米深水,为导管架防腐蚀提供了双重保险。值得一提的是,依托先进的智能化监测技术和数字化运维手段,“海基二号”仅用时26个月便完成建造,并实现关键尺寸精度在5毫米内的精准控制,这是亚洲超大型深水导管架在建造速度和建造精度方面的崭新纪录。

导管架堪称固定式海上油气平台的坚实“基座”,肩负着支撑平台庞大身躯与惊人吨位的重任。当“海基二号”完成海上安装并稳固就位后,其95%的结构将长期隐匿于海面之下默默奉献,相当于一幢深藏于碧波之下的摩天大厦,稳稳托举着宏伟的海上油气生产平台。“海基二号”深水导管架平台建成后,将在距离香港东南约220公里的预定海域,助力我国第一个深水油田流花11-1/4-1油田的二次开发,这不仅为粤港澳大湾区经济社会发展注入源源不断的能源新动力,更是对保障我国能源安全、实现高水平海洋科技自立自强具有深远且重大的意义。

深海之下“舞步”精准

相较于全水下生产系统的开发模式,固定式导管架平台的开发与建设成本更为经济,且技术自主可控性更为突出。“海基二号”的成功下水,无疑是我国超大型深水固定式导管架平台建设能力的一大飞跃,为未来超300米深水油气田的开发模式提供了更为丰富的选择。然而,从设计伊始到最终下水作业,“海基二号”的探索之旅始终伴随着层层困难与严峻挑战。建造难题一经攻克,安装挑战便接踵而至。从3月24日到26日,“海基二号”的海上安装作业历时3天,在工程师们的精心计算和调试下,“海基二号”如同经验丰富的舞者,在波涛汹涌的海面上演绎出一场精准而优雅的舞步。这3天,是万众瞩目的辉煌时刻,也是乘风破浪的勇敢征程。

海上安装作业启动之前,面对庞大的“海上巨人”,如何将“海基二号”稳稳当当地运输至施工海域,已然成为项目组亟待解决的首要难题。为确保“海基二号”安全、高效地登船,项目团队精心策划,对亚洲最大专用下水驳船“海洋石油229”号进行全面升级,为其量身打造专属“座驾”。在全方位模拟拖航、下水、翻转等关键作业环节,综合考虑重量重心、受风面积、载荷分布、潮汐速度等多重因素后,团队在驳船两侧各增加一个长50米、宽11.5米、高14.25米的浮箱,同时升级摇臂、主锚机等关键设备,并对调载系统进行改造,大幅提升了驳船运输及安装能力。登船后,“海基二号”借助34根坚固有力的钢管与12块精心焊接的钢板,与“海洋石油229”号牢不可破地融为一体,共同面对风浪挑战。

抵达施工海域后,经过“五花大绑”精心固定的“海基二号”,迎来关键的“解绑”作业,“海洋石油229”号也通过注水调载,不断改变船身角度以配合导管架下水。在重力牵引下,“海基二号”顺利滑入深海,此次海上安装作业也迎来最后一个关键步骤——注水扶正。国内最大海洋油气工程起重船“蓝鲸7500”号参与导管架扶正作业,22个舱室先后完成注水工作后,导管架逐渐从平躺漂浮状态转变为直立状态。同时,借助先进的定位系统和精确的就位系统,“海基二号”的位置与姿态持续调整,最终在324米深水下实现精准就位。值得一提的是,此次海上安装作业的精度达到国际先进水平,充分展现了我国在海洋工程领域的卓越技术实力与精准操作能力。

除了项目建造和安装团队与海洋开展的无声较量之外,来自CCS的验船师们也在默默陪伴与守护,以扎实专业知识和深厚技术实力为项目安全和质量提供坚实保障。CCS流花二次开发项目副经理罗岱告诉记者,在“海基二号”海上安装作业期间,CCS验船师全程参与,对导管架的装船运输、滑移下水、注水扶正以及水下打桩等关键环节开展了严格的见证检验。在前期设计建造阶段,CCS更是汇聚全系统资源和技术力量,在海工业务处、海洋工程技术中心、广州分社的协同配合下,成立项目设计审查组、现场检验组、独立校核组、安全分析组和技术支持专家组等,深度参与“海基二号”的设计审查、独立校核和现场检验工作,确保每一个环节都达到高标准、严要求。

超大型深水导管架的自主设计建造和安装能力,已然成为衡量一个国家深水油气开发能力的关键指标之一。在此背景下,CCS所展现出的项目检验实力,更显其厚重与不可或缺。依托此次350米级深水导管架平台的实战历练,CCS不仅锤炼了深水技术专家团队,检验了在多场地、长周期、多单位协同作战项目中的组织、管理、技术支持以及人力资源调配等协同能力,还对深水导管架平台的相关规范指南和指导性文件进行了全面而细致的完善,为进一步服务国家海洋强国战略夯实了基础。

披荆斩棘 筑梦深蓝

“海基二号”是我国首次在超过300米水深海域设计、建造的固定平台,对于建造团队来说,其难度之大前所未有,对于检验团队而言,挑战同样艰巨异常。在检验过程中,CCS克服台风、暴雨、高温等极端天气的重重考验,充分发挥技术优势,与中国海油、海油工程、中海福陆等顶尖单位紧密协作,共同攻克国内导管架首次大规模应用S420级高强钢、大型结构总装尺寸控制等一系列技术难题。种种努力与成果,无不彰显着CCS助推我国海洋工程迈向新高度的服务能力与技术担当。

根据两年前“海基一号”项目的建造检验经验,在超大型深水导管架的建造过程中,TKY节点出现焊接延迟裂纹的风险较高,对导管架整体焊接质量的影响不容忽视。面对这一棘手难题,CCS在“海基二号”项目中首先严格执行焊工准入考试和资格审核制度,动态监控焊工焊接合格率,并对NDT人员资格审查及准入进行严格把关。其次,根据独立校核分析结果及项目施工特点,CCS梳理出7类项目重要节点,分阶段对重要节点开展复查,确保项目安全和稳定。而针对深水导管架复杂节点众多、疲劳节点打磨工作量大的问题,CCS重点加强对复杂节点的旁站跟踪控制,特别是对关键部位、关键工序区域、重要节点及特定焊接作业的质量控制,确保施工过程中每一个细节都符合标准。与此同时,CCS主动建立疲劳节点跟踪表,推动落实16个疲劳节点焊口的全过程跟踪。由于小角度焊口焊缝背面无法实施疲劳节点的打磨处理以及UT检测,其对焊缝一次成型的质量要求极为严格。为了确保焊接质量的高标准,CCS严格把控小角度焊口焊工的准入标准,并对整个焊接过程实施重点监控,确保每一步操作都符合规范。

“海基二号”的创纪录高度决定着其细长结构件众多,涡激振动的影响也随之增大。针对运输工况的涡激振动,CCS依据独立校核报告精心梳理出可能产生涡激振动的杆件图纸,并据此指导施工团队增设64处防振锤。而在建造工况下,CCS对主结构杆件进行了逐一细致的分析,并经过计算确定了181根杆件存在涡激振动的风险,最终提出对其中69根杆件采取专门的预防措施,从而显著降低了建造过程中涡激振动的不良影响。除此之外,“海基二号”的庞大体型还使得总装精度控制变得异常复杂,因此,CCS在项目之初就参与制定了极其严格的项目内控公差要求,即结构片预制阶段执行规格书公差的80%验收,导管架空间总装阶段按照项目公差要求的80%执行。此外,项目还建立了高精度三维坐标控制网,一级控制网设有8个站点,二级控制网布设59个站点,以满足精度控制需求。

在“海基二号”大规模应用S420级高强钢的过程中,CCS也发挥了举足轻重的作用。在项目前期,CCS积极参与可行性研究,协助项目组严格把关国产高强度钢材评估方案,并审查多家钢厂的高强钢试验方案与生产计划,还联合项目组完成高强钢产品的试制检验工作。进入后期施工阶段,CCS更是全程派驻资深产品验船师从源头上把控质量,同时审批S420级高强钢建造管控方案,严格监控焊接过程。根据母材、焊材复检及进口焊材留样方案,CCS对到货钢板和焊材进行取样抽检,全程跟踪复核钢板的理化性能,以确保项目的高质量推进。

通过“海基二号”的项目经验,CCS不仅深入掌握了超大型深水导管架尺寸精度控制、S420级高强钢厚板焊接、导管腿人孔开设、焊后延迟裂纹预防和海上安装就位等一系列关键检验技术,还全面掌握了超大型深水导管架波浪运动响应分析技术、基于超大型深水导管架-驳船刚度耦合效应的拖航分析技术和超大型深水导管架加强节点疲劳损伤精准分析技术等设计审查核心要点。一系列技术突破与创新,标志着CCS已成功建立起350米级超大型深水导管架第三方检验的核心能力,力争成为我国深海资源开发强有力的后盾。

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关键词: 海基二号海油工程


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