最大钻井深度15240米,"蓝鲸1号"钻遍全球都没问题

出品| 网易新闻学院

作者| 汪泽，清华大学机械工程系博士研究生

（可燃冰即天然气的水合物，其蕴藏量极为丰富，被认为是一种清洁的未来能源）

今年5月18日，中国宣布首次试采可燃冰成功，这一切，离不开一个大块头—— “蓝鲸1号”半潜式钻井平台。

“蓝鲸1号”长什么样？它又是如何开采可燃冰的呢？

（“蓝鲸1号”海上钻井平台）

（一）海工装备里的“航空母舰”：37层楼高、甲板有足球场那么大

在讲今天的主角之前，我们先来初步了解一下海上钻井平台的分类。

根据海底深度的不同，海上钻井平台的类型也有所区别，总体上可以分为两类：

（海上钻井平台分类）

1、固定式平台：

通常我们在近海处见到的钻井平台一般为固定式结构，整个平台固定在大陆架上，分为导管架式、混凝土重力式和深水顺应塔式。

2、移动式平台：

多用于深海，分为自升式、半潜式和钻井船。

（典型半潜式平台结构）

“蓝鲸1号”作为世界上作业水深最深的钻井平台，为满足深海操作的需求而采用钻井船的形式，只不过它是半潜式的，上部为工作甲板，下部为两个下船体，用支撑立柱连接。工作时下船体潜入水中，甲板处于水上安全高度，水线面积小，波浪影响小，稳定性好、自持力强、工作水深大。

那么，“蓝鲸1号”这艘“大船”究竟有多大呢？

“蓝鲸1号”是目前世界上最大、钻井深度最深的海上钻井平台。整个平台长117米，宽92.7米，甲板面积相当于足球场大小，高度118米，从船底到钻井架顶端有37层楼高。该平台重达4.2万吨，排水量7万吨，这个排水量，比中国“辽宁号”航空母舰的满载排水量还要大哟。

这样一个大家伙的造价达到7亿美金，整个平台拥有27354台设备、40000多条管路、5000多个MCC报验点，最大作业水深3658米、最大钻井深度15240米、电缆拉放长度达120万米，相当于从北京到上海的距离。

看到这些华丽的数据，你可能依然对“蓝鲸1号”的能力持怀疑态度。俗话说，是骡子是马，拉出来溜溜。就在“蓝鲸1号”刚刚交付不久，就有一个重大的使命落在了它的肩上——前往中国珠海市东南320千米南海神狐海域的井位开采可燃冰。

（“蓝鲸1号”从可燃冰矿中开采天然气）

“蓝鲸1号”首秀表现如何呢？

（二）两套钻井系统，效率提高30%

通常的钻井平台都是一个钻塔，一套钻井系统，而“蓝鲸1号”则拥有两套钻井系统。

（“蓝鲸1号”的双钻塔）

在钻井作业时，船舷两侧的顶驱会不断将几十米一根的管子提起、连接，然后再送进地下。过去的钻井平台用一个顶驱钻井，需要接一会儿，停下来，再钻一会儿，钻井越深，需要的管子就越长，顶驱接管时间也就越多，这样走走停停的方式无疑降低了效率。而“蓝鲸1号”则双钻塔同时工作，一边打井、一边接管，钻井效率至少提高30%。

（三）防砂技术：让黑黝黝的可燃冰变“白”

可燃冰理论上来说应该像冰一样纯洁美丽，但海底的可燃冰却是这个样子的：

（海底可燃冰）

之所以看起来黑黝黝的，是因为可燃冰混合在海底的泥沙中，这种类型的可燃冰资源量占全球可燃冰总量90%以上，开发难度极大。在日本2013年和2017年的可燃冰开采试验中，都是因为海底的泥沙堵住钻井通道而被迫停止开采。

“蓝鲸1号”采用了“地层流体抽取”、“未成岩超细储层防砂”、“天然气水合物二次生成预防”等先进的防砂及岩屑回收技术，通过保证流体的抽取来实现稳定的降压，实现海底水、沙、气的有效分离，方法可靠，可持续有效发挥作用，保证产气通道状态良好。

（四）配置最高级别动力定位系统，台风中稳如泰山

尽管“蓝鲸1号”体型巨大，但在台风影响下的大海中不过是一叶扁舟罢了。这次试采期间，“蓝鲸1号”曾遭遇了12级以上的台风，不过钻井平台仍然牢牢钉在工作海域，可燃冰试采一秒也没有停顿。

（“蓝鲸1号”在台风影响下持续工作）

之所以能够在12级台风中稳如泰山，多亏了其配备的“定船神针”——DP3动力定位系统（动力定位简称DP，共分为3级，其中DP3级是国际海事组织认定的最高动力定位级别）。

DP3根据传感系统的测量信息，得到平台位置和艏向的估算值，并将该值与工作位置处的设定值进行比较，经过控制算法计算生成控制指令，并通过控制系统将动力分配到对应的推进器上，推进器产生推力以抵消台风作用的影响。

相比于一般船只的锚泊定位，动力定位系统自身提供动力，能更加机动灵活地适应深水操作环境，并有效应对极端气候环境的影响。

（五）水下防喷器：防范开采污染爆炸事故

大家都知道井喷是石油开采中的一种严重事故，如果海上钻井平台出现水下井喷，轻则造成海洋污染，重则可能导致整个平台出现爆炸。

（2010年墨西哥湾“深水地平线”钻井平台爆炸造成的原油泄漏在海面形成污染带）

为了防范水下井喷，蓝鲸1号配备了主副两套15000psi压力级别的水下防喷器，每套防喷器配备三组剪切闸板，而剪切闸板是井喷控制的最后一道屏障。如此配置，大大提升了常规井下压力控制设备的能力，保证了试采作业安全。

结语

可燃冰是未来全球能源发展的战略制高点，而“蓝鲸1号”这个目前全球作业水深、钻井深度最深的半潜式钻井平台，适用于全球深海作业，是当之无愧的海上霸主。

不过，可燃冰成功试开采，仅是万里长征迈出关键性一步，由于可燃冰的开采成本高，同时风险不可控，稍有不慎很容易对海洋生态以及大气环境造成破坏，所以中国未来要实现产业化和商业化开采，仍有很长的路要走。

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编辑| 史文慧