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“海上巨无霸”诞生记
2018-07-27 15:02:36 来源: 瞭望东方周刊
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  P67是目前中国为国外交付的工程量最大、最复杂、技术要求最高的世界级FPSO项目

位于山东青岛的P67建造基地

  航行到了哪里?航行速度是多少?航行海域的天气状况?

  过去一个多月里,金晓剑时刻关注着P67的动向。

  巴西时间7月18日21时,P67按计划顺利抵达巴西里约港。接到消息的那一刻,尽管在意料之中,金晓剑依旧松了一口气。

  金晓剑是海洋石油工程股份有限公司(以下称“海油工程”)董事长。他所牵挂的P67,是我国首个自主集成对外交付的世界级FPSO(海上浮式生产储卸油装置),也是目前对外交付的工程量最大、最复杂、技术要求最高的FPSO项目。

  2018年5月31日,经过三年的精心建造后,P67顺利完工,驶离位于山东青岛的海油工程建设基地,前往万里之外的目的国巴西。

  “P67位居世界最大FPSO之列,承揽如此大规模的项目在中国海洋工程领域尚属首次。”金晓剑对《瞭望东方周刊》说,它的成功交付标志着中国已完全具备自主进行超大型浮式生产储油轮建造、设计和调试的全套能力。

  在他看来,P67带来的更深远意义在于促进了中国在重大装备领域的技术进步,助推了“中国制造”走出去,进一步增强了中国与“一带一路”沿线国家在能源领域的合作。

  为二手项目挑出3000多项错误

  FPSO是当今全球海上油气田开发的主流生产装置,能对原油天然气进行初步加工、储存和外输,是集人员居住与生产指挥系统于一体的综合性大型海上油气生产基地,被外界形象地喻为“海上油气处理厂”。

  P67最大排水量达35万吨,最高年产量相当于四分之一个大庆油田,被人们形象地称作“海上巨无霸”。

  P67的所有者是巴西国家石油公司(以下称“巴油公司”)。2009年,国际原油市场供不应求,油价飙升,巴西顺势推出了“8条船(P66~P73)”自建自营计划,希望通过打造超大规模的FPSO来大幅提升石油产量,P67便是其中之一。但后来因为种种原因,P67项目被迫停工。之后,巴油公司将目光投向海外,在全球范围内寻找可以接手P67项目的承包商。

  P67是个不折不扣的大工程,建造难度极高,挑战非常大,全球范围内有能力承担这一工程的公司屈指可数,且因是二手工程,工期紧张,很多公司不愿接手。最终,来自中国的海油工程凭借过硬的技术实力、装备制造能力以及在俄罗斯亚马尔液化天然气项目上的成功实践获得了认可。

  2015年5月,海油工程中标P67项目转让工作,全权负责从设计、采办、建造到集成、调试的所有环节,成为总包商。“我们既有能力,也有信心能把它干好。”杨健说。

  P67的建造包括上部油气处理模块(信息链接1)和船体两部分。接手前,船身已完成了80%;上部17个模块中,10个模块将由3家巴西承包商、1家亚洲承包商承建,然后运输到青岛集成安装,剩下的7个模块则由海油工程负责建造。

  “听起来好像已经完成了很多工作,实际并非如此。”金晓剑说,他在翻看巴方提供的资料时发现,原承包商存在着施工管理混乱、工作界面不清晰、过往完工质量不合格等诸多问题。

  为此,海油工程的P67项目负责人陶付文带着团队前后去了7趟巴西,与巴油公司和原承包商进行沟通,以摸清P67的真实情况;海油工程甚至还专门成立了校核工作小组,针对原承包方遗留的问题展开逐项甄别。

  “整个P67建造过程中使用的钢材量相当于3万辆小汽车,电缆长度相当于北京到天津距离的十倍,即便只是对设计图纸进行核对,工作量也非常巨大。”陶付文对《瞭望东方周刊》说。

  他告诉本刊记者,复核中,海油工程团队矫正了电缆清册、布线图等处设计中存在的3000余项错误,修正电缆20万米、仪表用取压管9276米、管接头1117个,为后期的建造环节节省了950万元的材料成本。

  “大项目不一定是好差事,二手项目也远没有想象中的那么简单。”金晓剑感慨地说。

海油工程董事长、党委书记、总裁金晓剑现场调研巴油项目

  给输油管“穿上”铠甲

  在海油工程在和巴油公司签订合同后不久,P67的船体便由巴西南部的里奥格兰德船厂拖至青岛的海油工程建设基地。

  第一眼看到P67时,海洋石油工程(青岛)有限公司的技术部副经理李家福几乎傻眼。他实在难以将眼前这只锈迹斑斑的庞然大物跟传闻中的“海上巨无霸”划上等号。

  “P67被搁置了很长时间,船体都已经生锈了。”李家福对《瞭望东方周刊》说,他们当时需要做的第一件事就是,为船身主甲板上剩余的1.6万平方米区域去漆除锈。

  常规的喷砂工艺,是利用高速喷射束将喷料,如铜矿砂、金刚砂等颗粒喷射到船体的漆皮上,使漆皮的外表发生变化,然后再通过外力打掉,实现去漆除锈的目的。

  但问题是,如此强力的喷砂不仅会使黑色颗粒物漫天飞扬,严重污染空气,而且要完成如此大面积的清理工作,需要花费很长时间以及大量人力。“我们希望找到一个更省时省力高效的方法。”李家福说。

  他想到了远洋船只。船只出海太久,船身也会附着大量的海洋生物,而清理这些附着物的办法就是利用高压水射流。尽管清理海洋生物远比油漆容易,但如果能提高高压水的射流重量,或许就能清理油漆。

  顺着这个思路,李家福和整个技术团队作了更为深入的研究和数次实地测试,最终提出了超2000公斤的超高压水射流技术——借助高压水的极大冲力使船体表面的涂层剥离。

  “一方面降低了粉尘污染,另一方面冲刷产生的废水经过回收、净化实现了循环利用。”李家福说,这一技术的出现攻克了无尘喷砂和交叉作业施工两大难题,开创了国内海洋工程行业超高压水射流除锈的先例。

  这当然不是海油工程在P67建造过程中基于环保要求进行的唯一技术创新。另一个更为典型的案例是P67上净高82米的火炬塔。

  熊熊燃烧的火炬塔常被视作海上石油开采平台的标志。长久以来,原油处理过程中分离出来的可燃气都是火炬源源不断的燃料,这些伴生气通过露天燃烧的方式被统一处理,最后挥发至高空。

  为避免向空中排放废气,海油工程另辟蹊径,参考国外海洋石油工程的领先技术,采用火炬气回收装置,在正常工况下,火炬气并不通过燃烧方式排放,而是重新循环回到系统中;同时,海油工程还克服岩下高压,将伴生气中的二氧化碳分离后回注到油层进行回收利用,实现了正常工况下“零碳排放”的世界级环保工艺。

  “除了在环保上的突破,我们还针对设备的安全性作了诸多创新。”李家福说。

  以P67一侧安装的输油用立管为例,为确保这种立管输送原油的安全性,海油工程项目团队发动技术人员进行了长时间的技术攻关,才找到性能最优的定向喷射法兰保护罩,这也是其在国内的首次应用。

  法兰保护罩是一种可阻燃、耐腐蚀的设备,犹如“铠甲”一般,安装在立管法兰(轴与轴之间相互连接的零件,用于管端之间的连接)外部,具有被动防火的功能。

  “一旦立管上的法兰连接处出现可燃气体泄漏,该装置将可自动将泄漏气体导出至船体外侧,使船体和立管区免受火灾影响。”陶付文说。

P67内部的施工场景

  模块怎样成为不倒翁

  对于一项如此庞大的工程来说,任何一个环节的差错都有可能带来严重后果。在过去三年的建造过程中,海油工程的技术团队需要定期对建设中或者已建好的组件进行检测,以确定金属材料或部件内部的裂纹或缺陷情况。

  “以前,我们常用的检测手法是射线照射检验,但因射线是放射源,使用时需要拉警戒线,30米或者50米之内都不能进人,会影响工期。”P67项目的副经理王圣强对《瞭望东方周刊》说。

  他和团队一直寻求找到一种可替代射线照射检验的新方法,以规避前者使用过程中存在的弊端。在多方探索后,他们找到了一种简称PAUT的超声相控阵无损检测技术。

  “超声波对人体无害,且使用时不用隔离,穿透性也很强,在质量检验工效、检验准确性以及施工安全性上都较射线照射检验有很大提升。”王圣强说,在一些特殊部件上,PAUT技术也存在局限,需要技术攻关。

  以焊接检验为例,海油工程的技术团队就成功克服了PAUT技术在小径管和不锈钢材料上的应用难题,将该技术应用到1寸不锈钢小管焊口的质量检测中,实现了在国内海洋船舶工程领域的首次应用,将检验效率提升了近十倍。

  “2017年,PAUT技术累计实现检验焊口1590道,节省了6000工时的检验时间,为P67项目的如期交付赢得了宝贵时间。”杨健说。

  事实上,在P67身上,开创先例的不止有PAUT技术。在破解将总重达25000多吨、高度超过七层楼的模块固定在甲板上这一难题时,海油工程的技术团队还发明了球形支座。

  由于P67的船体需要常年在海上作业,时常会受到风浪的影响而摇摆不定。这种情况下,模块与船体的稳定连接就显得格外重要。“国际通用的是焊接技术。不过,这种连接方式在船体长时间晃动中还是会使得两者开裂。”王圣强说。

  唯一的方法就是,让模块也能在与墩位的连接上实现同步滑移。在尝试了几十次后,整个团队终于找到了可行方案,他们巧妙地借鉴了跨海大桥的墩位连接技术,在模块和船体墩位的连接处放置了一个贴合墩位和模块底部的曲面,称之为球形支座。

  巴油公司曾建议用树脂来进行球形支座的找平,但这个方案很快就被海油工程否定。“树脂需要的凝固时间太长,根本不能满足模块吊装的工期要求,经过我们的研究和尝试,采用机加工垫板更为高效。”杨健说。

  同时,为保证模块不会大幅度晃动,技术团队还特意在前后左右的运动轨迹上加了相应的挡板。这样一来,模块便可像不倒翁一样,只能在一定范围内来回滑移。

  “球形支座是海油工程在国内首次创新应用的一种连接模块和甲板之间的缓冲装置,安装平整度误差不超过0.2毫米。”杨健说,P67就是在如此精确的要求中一步步完成建造的。

  把“大家伙”“驼”到巴西

  P67建造完成后面临的另外一个难题是,如何把这艘甲板面积相当于3个标准足球场的“大家伙”成功运到地球另一端的巴西。

  因为P67没有动力,不能在海上自航。要实现远洋运输,只有两种方式:一种是将它像货物一样装到有自航能力的半潜运输船上“干拖”;另一种是由拖轮直接在海上拉着它前进的“湿拖”。

  三年前,P67船体从巴西送到青岛建造时采用的便是湿拖方式,上万公里的运输过程中两条拖轮交互作业,平均航速只有5节,整个航程长达113天。“耗时费力,所以我们这次选择的是干拖。”陶付文说。

  干拖的最大优势是“快”。承载此次干拖作业的“先锋号”是世界上最大的半潜船,总长275米,载重11万吨,最大航速达12节。由此估算,P67 返航时可节省约50天的航期。

  此外,干拖还可最大程度上减少航行过程中海水冲击对船体造成的损伤。“P67干拖重量达9.8万吨,干拖方式将创造航行距离最长和载重最大的世界纪录。”杨健说。

  当然,干拖的前提是,先让P67与先锋号半潜船合体。简单来说,就是把P67装载到先锋号上。而这个浮装装船环节也被业内认为是最危险、事故最多发,同时也是关系到此后远洋运输顺利与否的最重要环节。

  “装船本身的技术难度就很大,比如P67需精准就位在先锋号仅300毫米宽的垫木上,且允许的误差仅有150毫米。如此小的误差对于装载P67这样庞大的船体来说实在不易。”杨健说。

  技术之外,装船过程中还存在着很多不确定因素。因为两艘船均处于漂浮状态,不可避免地会同时受到风、浪、流从不同方向带来的影响。杨健说,为了降低洋流带来的负面影响,他们只得将装船时间放在仅约2个小时的平潮期。

  在正式装船前的8小时,海油工程的项目团队便来到现场做准备,测试装船定位和潮水的流向。此时,先锋号也开始下潜至比P67吃水还深的水下,以避免双方发生碰撞。

  2018年5月26日下午2点30分,装船作业正式开始。在11艘船的密切配合下,耗时约3个小时,P67最终在下午5点18分与先锋号完美合体。如果算上准备时间,P67的整个装船过程持续了近20个小时。

  直到此时,包括杨健在内的整个团队才放下紧绷的神经,击掌庆祝。五天后的5月31日,先锋号“驮着”P67离开青岛,驶向湛蓝的大海。为确保远洋运输过程中的安全性,海油工程给P67配置了世界上最先进的气象导航服务,并在沿途各大洋设置了应急避风港和补给点。

  到达里约港后的P67,在巴西海军登船检查后,与海油工程正式完成了交接。随后,它将前往巴西东南海域桑托斯盆地盐下油田,进入“工作”状态。即便如此,海油工程的工作仍未终止,他们还需跟踪观察P67上各项设备的运转情况,确保其运作良好。

  谈起过去三年建造P67的过程,金晓剑感慨颇多,“我们动用了集团内外所有的可用资源,组建了上千人的跨部门团队,在建造过程中进行了120多项技术和工艺创新,才最终交出完美答卷。”

  “技术进步需要的是艰苦奋斗的精神和持之以恒的毅力。只要我们脚踏实地去做,就一定能做出成绩。”他说,海油工程一定会继续努力,争取成为全球海洋工程领域的佼佼者。(《瞭望东方周刊》记者金风 王元元 特约撰稿梁宝荧/山东青岛报道)

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