唤醒沉睡的海底宝藏
“热采一号”在拖轮牵引下出坞下水。陈海 摄
“热采一号”的可移动式栈桥。中国海油供图
工作人员在“热采一号”检查、调试设备。本报记者 陈瑶 摄
俯瞰“热采一号”。杨飞 摄
共享单车、共享充电宝、共享充电桩……近年来，共享应用为生活带来诸多便利。如果海上稠油开采也开启“共享”模式，将是怎样一幅图景？答案就在“热采一号”上。
这是全球首座海上移动式注热平台，由中国海洋石油集团有限公司自主研发建造，在山东威海完工交付并于11月11日从招商金陵威海船厂的港池离港，驶向渤海湾。“热采一号”填补了我国在海上稠油热采领域的重大装备技术空白，它的建成使用将为我国规模化、集约化开采海上稠油资源开拓新路径。
据了解，“热采一号”由海上移动式试采平台“海洋石油162”升级改造而成，长82米、宽42米，两层甲板面积超3000平方米，相当于7座标准篮球场的大小，有20多层楼高。注热平台缘何开启“共享”模式？偌大的平台怎么实现灵活位移？高效注热背后需要哪些技术支撑？记者近期实地探访，寻找答案。
“扎根”即能作业、“拔腿”就可快跑
电动升降四桩腿更稳更快
地下石油可分为稀油和稠油。稀油密度低，可像水一般流动，易于开采；稠油黏度高、流动性差，外观近似于固体沥青，开采难度大，又被称作“愁油”。难采的稠油偏偏开发潜力巨大，目前我国仅渤海海域稠油储量就占原油总探明储量的近一半。唤醒这些沉睡的“海底宝藏”，变规模储量为产量，对保障国家能源安全意义重大。
稠油因其黏度远超常规原油、流动性堪比沥青，因此主要通过蒸汽吞吐、蒸汽驱等热采方式进行开发。所谓热采，是指通过向地层注入高温蒸汽将热量传递给稠油以提高其流动性，使其成为易开采的“稀油”后，从地层高效地流向井筒、提采到地面。“热采一号”就是能够让稠油升温、流动、开发出来的注热平台。
“热采一号”的建成并非一蹴而就，背后是中国海油研发人员数年如一日的攻关。
“热采一号”项目技术部经理韩树杰告诉记者，中国海油组建的第一支稠油热采团队在2010年就完成了海上油田首次蒸汽吞吐作业。3年后，该团队又成功研发了便于运输和吊装的小型化蒸汽发生系统并成功应用。“丰富的稠油热采试验和经验为‘热采一号’积累了有益借鉴。”
海上油田生产平台空间有限，为了在“寸土寸金”的区域内高效实施注热作业，中国海油团队又萌生了一个大胆的想法——让注热装备可根据注热需求“随叫随到”，注热结束后再快速移动到其他有需求的油田生产平台，实现装备的移动共享。
经过多年努力，这一设想在改造后的“中油海8号”钻井平台变为现实：先后为旅大27—2油田、金县1—1油田成功实施4口井的移动式注热作业。
“移动式注热的成功试水坚定了我们自主打造移动式注热平台的信心。然而依赖钻井平台等大型传统装备为稠油油田实施注热，成本较高，探索仍要继续。”韩树杰说，出于经济性和技术性的综合考量，最终决定以“海洋石油162”平台为母船，进行移动式注热装备研发，改造成“热采一号”。
“海洋石油162”平台是我国首座海上移动式试采平台，体量不大，灵活度较高，还配备齿条式电动升降系统。不同于一般自升式钻井平台的三桩腿设计，“海洋石油162”平台四角各有一条贯穿甲板的钢质圆柱形桩腿，红白灰的配色格外醒目。据了解，这四条桩腿高度均超过70米，是该平台可实现海域移动作业的关键装置。
“桩腿犹如‘双脚’，在压载、拔桩时起到关键作用。”“热采一号”机械师关宝康负责操作上述环节，之所以四桩腿平台较三桩腿平台更快，是因为压载作业时，三桩腿平台只能通过加注压载水进行压载，这一过程大约需要24小时至36小时，而四桩腿平台则可以依靠平台自重通过对角压载的方式，将时间压缩至4小时左右。“‘热采一号’完整保留了这些装备，使其能够像开‘热点’一样，在完成稠油注热服务后‘拔腿’移动，并在拖轮牵引下移动至其他作业区域再次‘扎根’作业，成为海上油田稠油热采的共享平台。”
融合高压蒸汽、海水淡化、氮气三大系统
脱胎换骨全面提升注热能力
从“海洋石油162”平台到“热采一号”，经历了极其复杂的改造。
300多名项目团队参与者如进行旧屋翻新一般，先是拆除了“海洋石油162”上的150台设备、400吨钢结构管线和2400余根电缆，清空了主甲板以上所有设施；紧接着是对船体46个舱室的重新布局和加固，为了节省空间，原本在甲板上的主发电机组、应急发电机组等大型设备也被“塞”进了舱室。
一系列的拆旧改造是为了腾出更多空间做“加法”。
沿着舷梯登上“热采一号”，在新建的二层甲板上，“热采一号”项目副经理李尤指着一组灰色设备告诉记者，这是“热采一号”新更换的强有力的“心脏”。
循着手指方向看去，是并列摆放着的3台蒸汽锅炉。“每台蒸汽锅炉高8米、长24米，最令人瞩目的是中间灰色管状部分——直径超过2米的锅炉过热段，在其内部，从过滤淡化设备输送来的合格淡水转化为高温高压蒸汽。”李尤介绍道。
据了解，“热采一号”3套蒸汽锅炉系统每小时可提供21兆帕、370摄氏度的高温高压蒸汽共90吨，能够同时为6口井注入蒸汽，改变了以往采油平台需要专门安装注热设备且最多只能对2口井注热的情形，整体注热作业效率是过去的3倍以上。
稠油热采作业少不了水的参与。李尤说，“热采一号”就地取材，以海水为“原料”进行加工，但水的品质直接影响蒸汽的纯度以及转换效率。为此，平台新增包含超滤、反渗透、软水处理、除氧、热交换等七大类、数十台（套）设备的海水淡化系统。“它就像‘热采一号’的‘肾脏’，通过四级处理，去除海水中的杂质盐分，将苦涩的海水处理成脱氧去离子高纯水，为‘热采一号’蒸汽锅炉输送纯净的‘血液’。”
研发人员在给“热采一号”增配有力“心脏”和强大“肾脏”的同时，还为其配套搭载了一套氮气系统，提升了注热作业能力。
记者注意到，正对着锅炉系统的控制间有三个蓝白双色的集装箱一字排开，这正是氮气系统所在。
原来，稠油热采注热过程中需要在油管和套管的环空中注入氮气。“稠油热采作业所需的氮气就由氮气系统提供，借助空气压缩机、变压吸附制氮机等设备，可从空气中提炼出纯度高达99.9%的氮气，再通过增压机注入井中。”李尤解释。
如同进行一场“手术”，在8个月的时间里，项目团队还对1600平方米的二层甲板及艉飘甲板重新设计制造和安装，完成新平台550余吨钢结构的焊接，20千米管线、145千米电缆的铺设，并集成应用了高温高压蒸汽管线补偿等技术。
蛇形管线排除大风干扰、可移动电缆抵抗位移拉伸
应对海上复杂环境连续作业
在“热采一号”生活区楼梯间，一张照片吸引了记者注意：晴空万里、阳光明媚，“热采一号”笼罩在蒸汽锅炉排出的腾腾热气中。
“这是10月12日，也是令人心潮澎湃的一天。那是中午12点，看到蒸汽锅炉排烟口冒出的白烟，我感觉它一下子‘醒’了。”韩树杰放下手头的工作，抓起手机冲向港池，记录下这激动人心的瞬间。
据了解，平台总共搭载53套系统，绝大部分要在出海作业前完成调试，其中就包括蒸汽管缆过桥装置及桥上相关管线的连接调试。
可移动式栈桥是“热采一号”与固定采油平台的“媒介”。栈桥共有四层，下面三层每层均放置了一条高温高压蛇形补偿注汽管线。“注汽管线是‘输送带’，与固定采油平台的采油树对接，负责把‘热采一号’生产的高温高压蒸汽输送到地层内。”“热采一号”工艺工程师任利川说，海上环境复杂，注热平台会受大风天气的影响而产生轻微的晃动。“我们自主研发设计的这种蛇形管线，可以实现超1米的拉伸弯曲，实现大风天气连续作业。”
可移动式栈桥最上层，分布着高压氮气管线、低压氮气管线、注热锅炉燃料气（伴生气）管线、冷放空管线、35千伏可移动高压电缆等。记者了解到，“热采一号”自身所携带的发电设备仅能满足平台升降和拖航作业，而海上稠油注热作业过程中所需的燃料、电能等，都需要由井口平台通过这些管线、电缆传输提供。
电气师杨佳告诉记者，可移动式栈桥上各管线的连接操作简单，“旋一旋”“拧一拧”就好，都是为了方便移动式注热作业设计的。其中，尤为值得一提的便是可移动高压电缆的使用。
杨佳解释，以往海上移动式生产平台作业都要接入海底35千伏电缆，但电缆的连接、拆除费时费力，对移动式注热作业并不方便。“‘热采一号’配备的可移动高压电缆，采用了新型组合型材料，让管线既能抵抗位移拉伸，又具备更好的绝缘性，让平台用电更便捷、安全。”（本报记者 陈瑶 自山东威海报道）