三年多前,“海洋石油981”交付时,对于大多数中国人来说,它还只是国家重大装备制造领域中不太引人注目的一个。
包括这座庞大设备有点拗口的正式名称:第六代深水半潜式钻井平台,听起来也让普通人一知半解——总之,它很大,能在很深的海洋中钻井,也许仅此而已。
如今,“海洋石油981”已像南海礁盘上那些岿然不动的主权碑一样,成为中国在这片海洋存在的象征。
“海洋石油981”凝聚着中国人对于海洋的梦想、理解,还有与海洋有关的智慧与技术。向前,人们至少可以追溯到2002 年开始孕育的跟踪项目,乃至上世纪70 年代末中国对于此类平台的第一次重大尝试。由此向后展望,那些具有更远大抱负的建造者,正急于弥补“海洋石油981”的一些缺憾,实现未尽的期望。
为海洋权益奠基
时间回到2002 年春天,也就是“海洋石油981”正式动工6 年之前。
刚刚到中国船舶工业集团公司上海外高桥造船有限公司报到几个月的上海交大结构力学博士毕业生陈刚,被选中参与一个重大项目:“新型多功能半潜式钻井平台研制”。
如今看来,“新型多功能半潜式钻井平台研制”揭开了中国进军深水开发的序幕。值得注意的是,就在2002年,中国新增石油产量的85%来自海洋。
拥有广袤海疆和丰富海洋能源的中国,对深水半潜式钻井平台的尝试还要追溯到1983 年,当时由上海船厂建造了最大工作水深200 米、最大钻井深度6000 米的“勘探三号”。
至今仍在服役的“勘探三号”很好地完成了国家赋予它的使命:它在东海的工作,奠定了今日中国东海系列海上油气田的基础。
21 世纪初,中国在海工装备的技术水平位居国际第三集团。
“欧美是第一集团,掌控了主流海工装备的基本设计,韩国、新加坡是第二集团, 是海工装备制造的主力军。”如今已经担任外高桥造船厂副总工程师的陈刚说。
为研制“新型多功能半潜式钻井平台”,2002 年陈刚随外高桥造船有限公司的高层领导到新加坡调研。该国是全球最强大的深水钻井平台制造地。
“我们在船坞里看到了一座平台,是第五代。当时看到它的感觉是与之相比我们的差距太大了。我暗自发誓,在不久的将来,我们一定也能建造一个。”陈刚说。
“从‘十五’末期开始,国家对海洋能源开发投入加大。接下来的‘十一五’期间,原国防科工委、国家科技部‘863’计划再次投入经费,以我国南海油田的实质性开发项目为依托工程,对深远海油、气开发装备的关键技术进行更深入的研究。”工业和信息化部高技术船舶科研计划海洋工程装备专用系统和设备专家组成员肖文生对记者说。
走创新发展之路
一直参与“中国第一船厂”竞争的外高桥造船有限公司,自上世纪90 年代末建立伊始,就确定了船舶与海洋工程并举的发展之路。2003 年,外高桥造船有限公司交付的成立以来的第一个项目,就是海洋工程项目——海上浮式生产储油船,即通常所说的FPSO。
截至到2002 年,外高桥造船厂就交付了两个代表性的海洋工程装备:15 万吨、16.2 万吨的“海洋石油111”和“海洋石油113”两艘FPSO。
其实,对于以建造散货船著名的上海外高桥造船有限公司来说,发展海洋工程装备不仅是两条生产线这样简单,而是造船文化和海工文化的冲突与磨合。
前者侧重于结果导向,按规范设计、采购,按图施工,检验出结果;后者则出于对高投入、高风险等因素的考虑,更侧重于过程导向,按程序做事,按程序出结果,所有的过程、环节和结果都必须可追溯。
至于建造过程与工艺,海洋工程带来的是完全不属于同一级别的挑战。
“散货船的结构、钢板占空船总重的60%,设备、管线、电缆等占40%。海洋工程装备相反,也就是说设备、系统更多、更复杂,它的系统集成工作量是散货船的5 倍以上,包括设备和系统的安装、机械电气完工、预调试和调试等等。”
陈刚举的一个例子是,一般轿车上有二三十个传感器,散货船有五六百个,“海洋石油981”上超过一万个。
在焊接完成后,一艘十几吨的散货船要进行无损探伤——也就是用类似对人体拍CT 的方式查看焊接缝表层和内部是否存在缺陷——需要拍三五百张片子,一般的海洋工程装备照5000 张左右,而“海洋石油981”拍的片子超过一万张。
焊接长度240公里
建造“海洋石油981”的材料中有大量高强度钢,因为坚固和安全是对这个巨大装置的第一要求。
“海洋石油981”总设计师、中国船舶及海洋工程设计研究院海洋工程部副主任沈志平告诉记者,“海洋石油981”的基本要求,就是适应南海的海况。
比如,以百年一遇的风浪作为设计基础,然后又用200 年一遇的风浪进行了模拟检验,这相当于遭遇17级台风。
另一个要点是:“海洋石油981”有复杂的锚泊系统,也就是用船锚进行停泊。它有12 个15 吨重的船锚,每个都可以产生800 多吨的抓力。
在后来的调试过程中,“海洋石油981”两次遭遇风力超过15 级的台风袭击,都没有发生移动。
整个“海洋石油981”的焊接长度是240 公里,其中包括30 公里平面焊接、210 公里直角焊接。这个距离,大约是从北京到天津再返回。
最精确的“拼积木”
对于“海洋石油981”来说,总体建造过程就像拼积木:首先将其分解成为200 多个100 多吨的分段进行建造;完成后运输至外高桥一号船坞的组装平台,再组合成为几百吨重的总段;最后通过1000 吨级的龙门起重机吊装在一起。
这个过程的名称像个音乐术语——“ 节拍式总段连续搭载法”,也就是不同部分按照不同的规律进行拼装。
与复杂的工艺相比,陈刚觉得,在“海洋石油981”的建造过程中,更多遭遇人的挑战。
整个建造过程,使用了600 万个工时,也就是600 万人同时工作一小时的工作量。在2009 年建造高峰期,平均每天有1200 人在现场施工,最高时达到1500 人。