探索丨我國自主設(shè)計(jì)建造的亞洲第一深水導(dǎo)管架

隨著全球?qū)Ｑ筚Y源開發(fā)的日益重視以及我國海洋戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進(jìn)，深海油氣資源開發(fā)成為關(guān)鍵領(lǐng)域。在這一背景下，我國自主設(shè)計(jì)建造的深水導(dǎo)管架應(yīng)運(yùn)而生，2022年2月28日，我國自主設(shè)計(jì)建造的亞洲第一深水導(dǎo)管架——“?；惶枴痹趶V東珠海順利完工，標(biāo)志著我國在超大型海洋油氣平臺導(dǎo)管架設(shè)計(jì)建造技術(shù)上取得新突破，開創(chuàng)了我國中深海油氣資源開發(fā)的新模式，對保障國家能源安全、提升深海資源開發(fā)能力具有重要意義。

▏“?；惶枴钡脑O(shè)計(jì)特點(diǎn)與技術(shù)創(chuàng)新

一、設(shè)計(jì)理念

“?；惶枴钡脑O(shè)計(jì)充分考慮南海復(fù)雜惡劣的海洋環(huán)境，如頻繁的臺風(fēng)、巨大的海浪沖擊力、復(fù)雜多變的海流等。采用了基于風(fēng)險評估的設(shè)計(jì)方法，對導(dǎo)管架在各種極端工況下的受力情況進(jìn)行精準(zhǔn)分析，以確保其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。例如，通過優(yōu)化導(dǎo)管架的整體構(gòu)型，增加關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)冗余度，提高其抵御強(qiáng)臺風(fēng)和巨浪沖擊的能力。

二、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1.超高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用超高強(qiáng)度鋼材的創(chuàng)新應(yīng)用是“海基一號”的又一亮點(diǎn)。針對深海高壓、強(qiáng)腐蝕的惡劣環(huán)境，我國科研團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了一種全新的超高強(qiáng)度海洋工程用鋼。這種鋼材不僅具備卓越的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度，能夠承受巨大的水壓與風(fēng)浪沖擊力，而且在耐腐蝕性方面取得了重大突破。通過特殊的合金配方與熱處理工藝，其在海水中的耐腐蝕性能遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鋼材，大大延長了導(dǎo)管架的使用壽命，確保了在深海環(huán)境下長期穩(wěn)定運(yùn)行的安全性。

2.智能化多絲埋弧焊技術(shù)在焊接工藝領(lǐng)域，“?；惶枴闭宫F(xiàn)出了非凡的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力。開發(fā)了智能化多絲埋弧焊技術(shù)，該技術(shù)通過精確控制焊接電流、電壓、焊接速度以及焊絲的送進(jìn)角度與速度等多個參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對大厚度、高強(qiáng)度鋼板的高質(zhì)量焊接。同時，引入了實(shí)時焊縫監(jiān)測系統(tǒng)，利用超聲波、激光等先進(jìn)傳感技術(shù)，對焊接過程中的焊縫成型、熔深、缺陷等情況進(jìn)行全程監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)異常，能夠立即自動調(diào)整焊接參數(shù)或發(fā)出警報，確保每一道焊縫都符合嚴(yán)苛的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.大型導(dǎo)管架整體滑移安裝技術(shù)“?；惶枴钡陌惭b工藝創(chuàng)新更是令人驚嘆。首創(chuàng)了大型導(dǎo)管架整體滑移安裝技術(shù)，借助先進(jìn)的液壓滑移系統(tǒng)，能夠?qū)⒅剡_(dá)數(shù)萬噸的導(dǎo)管架在陸地船塢上平穩(wěn)、精確地滑移至駁船，并在海上運(yùn)輸至指定位置后，再次滑移安裝至海床基礎(chǔ)上。這一技術(shù)避免了傳統(tǒng)分段安裝方式帶來的海上作業(yè)風(fēng)險高、安裝精度低等問題，大幅縮短了海上安裝周期，提高了安裝作業(yè)的安全性與效率。

4.智能機(jī)器人水下檢測在水下檢測與維護(hù)技術(shù)方面，“海基一號”也走在了世界前列。配備了自主研發(fā)的水下機(jī)器人集群，這些機(jī)器人具備多種先進(jìn)功能，如高分辨率水下成像、超聲探傷、腐蝕監(jiān)測等。它們能夠定期對導(dǎo)管架的水下部分進(jìn)行全面檢測，及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷、腐蝕缺陷等問題，并通過智能算法分析評估損傷程度，為制定精準(zhǔn)的維護(hù)策略提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持，確保導(dǎo)管架始終處于最佳工作狀態(tài)。

▏“?；惶枴钡慕ㄔ旃に嚺c挑戰(zhàn)應(yīng)對

一、建造工藝（模塊化建造技術(shù)）

該項(xiàng)目采用模塊化建造理念，將“?；惶枴睂?dǎo)管架劃分為多個大型模塊在陸地船廠進(jìn)行預(yù)制。每個模塊在工廠內(nèi)完成高精度的加工和組裝，然后通過大型浮吊將各個模塊運(yùn)輸至海上安裝現(xiàn)場進(jìn)行整體組裝。這種建造方式不僅提高了建造效率，還保證了建造質(zhì)量，減少了海上作業(yè)時間和風(fēng)險。

二、挑戰(zhàn)應(yīng)對

1.超大尺寸構(gòu)件制造與運(yùn)輸

“?；惶枴钡囊恍?gòu)件尺寸超大，給制造和運(yùn)輸帶來了巨大挑戰(zhàn)。例如，其主弦管的直徑和長度均超出了常規(guī)運(yùn)輸設(shè)備的承載范圍。為解決這一問題，建造團(tuán)隊(duì)專門研發(fā)了大型專用運(yùn)輸工裝和船舶，并制定了詳細(xì)的運(yùn)輸路線和方案，確保超大尺寸構(gòu)件能夠安全、準(zhǔn)時地從制造工廠運(yùn)輸?shù)酱a頭和海上安裝現(xiàn)場。

2.海上安裝復(fù)雜環(huán)境應(yīng)對

南海海域的海洋環(huán)境復(fù)雜多變，海上安裝作業(yè)窗口期短。為了在有限的時間內(nèi)完成導(dǎo)管架的海上安裝，施工團(tuán)隊(duì)采用了先進(jìn)的動態(tài)定位系統(tǒng)和安裝輔助設(shè)備。在安裝過程中，實(shí)時監(jiān)測海洋環(huán)境參數(shù)，根據(jù)海況變化及時調(diào)整安裝方案，確保導(dǎo)管架能夠準(zhǔn)確無誤地安裝在預(yù)定位置，并且在安裝過程中保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

▏“?；惶枴痹谀茉撮_發(fā)中的意義

一、深海開發(fā)“海基一號”為深海油氣資源的開發(fā)提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。南海海域油氣資源豐富，但深海環(huán)境惡劣，開發(fā)難度極大。其憑借卓越的設(shè)計(jì)與穩(wěn)固的構(gòu)造，能夠承載鉆探、生產(chǎn)等設(shè)備在深海區(qū)域作業(yè)，極大地拓展了我國油氣資源的開采范圍。它猶如一座海上堡壘，讓我國得以深入此前難以觸及的深海油氣儲層，有效增加了油氣探明儲量與可采量，減少我國對陸上及進(jìn)口油氣資源的依賴，對保障國家能源供應(yīng)的穩(wěn)定性與自主性貢獻(xiàn)卓越。

二、能源布局從能源戰(zhàn)略布局來看，“?；惶枴笔俏覈Ｑ竽茉磻?zhàn)略的核心支撐點(diǎn)。它的成功建設(shè)與運(yùn)營彰顯了我國在深海能源開發(fā)領(lǐng)域的決心與實(shí)力，有助于優(yōu)化我國能源開發(fā)的整體布局，使能源來源更加多元化。這一戰(zhàn)略布局的完善增強(qiáng)了我國在國際能源市場的話語權(quán)與議價能力，能夠更從容地應(yīng)對全球能源市場的波動與不確定性，為我國經(jīng)濟(jì)社會的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的能源基石。

三、技術(shù)突破“?；惶枴钡慕ㄔO(shè)帶動了能源開發(fā)技術(shù)與裝備的創(chuàng)新升級。圍繞其展開的一系列科研攻關(guān)與工程實(shí)踐，催生出眾多適用于深海能源開發(fā)的新技術(shù)、新工藝、新裝備。例如，高精度的深海探測技術(shù)、高效的油氣開采裝備以及安全可靠的深海輸送系統(tǒng)等。這些創(chuàng)新成果不僅服務(wù)于“?；惶枴彼趨^(qū)域的能源開發(fā)，還將輻射至整個海洋能源開發(fā)領(lǐng)域，推動我國能源開發(fā)產(chǎn)業(yè)向更高水平邁進(jìn)，提升我國在全球海洋能源技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域的競爭力。

四、生態(tài)保護(hù)“海基一號”在促進(jìn)能源開發(fā)與海洋生態(tài)保護(hù)協(xié)同發(fā)展方面發(fā)揮著示范作用。在設(shè)計(jì)與運(yùn)營過程中，充分考慮對海洋生態(tài)環(huán)境的影響，采用環(huán)保型的材料與施工工藝，優(yōu)化開采流程以減少污染物排放與生態(tài)破壞。這為我國乃至全球在深海能源開發(fā)中實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的平衡提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，引領(lǐng)著未來能源開發(fā)走向綠色、可持續(xù)的發(fā)展道路。

▏“海基一號”對海洋工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動

一、產(chǎn)業(yè)鏈帶動效應(yīng)

“?；惶枴钡慕ㄔ焐婕暗奖姸嘈袠I(yè)和企業(yè)，從上游的鋼鐵、材料研發(fā)生產(chǎn)，到中游的海洋工程裝備設(shè)計(jì)、制造、安裝企業(yè)，再到下游的油氣開發(fā)運(yùn)營企業(yè)，形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。在項(xiàng)目建設(shè)過程中，帶動了各環(huán)節(jié)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級，促進(jìn)了我國海洋工程產(chǎn)業(yè)鏈的整體發(fā)展和完善。例如，為滿足“?；惶枴睂Τ邚?qiáng)度鋼材的需求，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)加大研發(fā)投入，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高了我國高端海洋工程用鋼的生產(chǎn)能力和質(zhì)量水平。

二、技術(shù)擴(kuò)散與人才培養(yǎng)

“?；惶枴表?xiàng)目中所采用的一系列先進(jìn)設(shè)計(jì)、建造技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，通過企業(yè)間的合作、技術(shù)交流等方式在行業(yè)內(nèi)得到廣泛傳播和應(yīng)用。同時，項(xiàng)目的實(shí)施培養(yǎng)了一大批具有豐富海洋工程經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人才和管理人才，這些人才成為我國海洋工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展的寶貴財(cái)富，為我國海洋工程企業(yè)參與國際競爭提供了人才保障。

▏“海基一號”的國家戰(zhàn)略價值與國際影響力

一、國家海洋戰(zhàn)略的重要體現(xiàn)“?；惶枴笔俏覈Ｑ髲?qiáng)國戰(zhàn)略的重要實(shí)踐成果。它展示了我國在海洋工程領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力和自主創(chuàng)新能力，彰顯了我國對南海海域海洋資源開發(fā)和海洋權(quán)益維護(hù)的堅(jiān)定決心。通過“?；惶枴钡纫幌盗泻Ｑ蠊こ袒A(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，我國逐步構(gòu)建起完善的海洋開發(fā)和管控體系，為實(shí)現(xiàn)國家海洋戰(zhàn)略目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、國際合作與競爭優(yōu)勢提升“?；惶枴钡某晒ㄔ焓刮覈趪H海洋工程領(lǐng)域贏得了廣泛贊譽(yù)和尊重，提升了我國在全球海洋工程市場中的知名度和競爭力。一方面，吸引了國際知名能源企業(yè)和海洋工程企業(yè)與我國開展合作，共同開發(fā)海洋資源；另一方面，為我國海洋工程企業(yè)“走出去”創(chuàng)造了有利條件，推動我國海洋工程技術(shù)和裝備出口到國際市場，參與國際海洋工程建設(shè)項(xiàng)目的競爭，促進(jìn)我國海洋工程產(chǎn)業(yè)的國際化發(fā)展?！昂；惶枴弊鳛槲覈灾髟O(shè)計(jì)建造的亞洲第一深水導(dǎo)管架，在設(shè)計(jì)理念、技術(shù)創(chuàng)新、建造工藝等方面取得了重大突破。它在我國深海油氣資源開發(fā)、海洋工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展、國家海洋戰(zhàn)略實(shí)施以及國際合作與競爭等多方面都具有不可替代的重要意義?！昂；惶枴钡某晒?jīng)驗(yàn)將為我國未來海洋工程領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展提供寶貴的借鑒，激勵我國在海洋資源開發(fā)和海洋科技探索的道路上不斷砥礪前行，向著建設(shè)海洋強(qiáng)國的目標(biāo)邁進(jìn)堅(jiān)實(shí)的步伐。

（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

作者 | 幾維鳥畢業(yè)于新西蘭林肯大學(xué)。對大眾科普知識擁有濃厚興趣，曾在多個科普期刊上發(fā)表過科普文章。關(guān)注事實(shí)，積極探索前沿科技。

初審 | 陳嘉琦、李書豪

復(fù)審 | 魏星華

終審 | 韓永林