科工力量：海上钻井平台建造，中国自主设计实力究竟如何
【文/科工力量 柳叶刀】
前不久，在北京召开的2019年全国新增石油探明储量评审会上，埕岛油田埕北208区块新增石油探明储量通过自然资源部油气储量评审。至此，中石化胜利油田海上新增石油探明储量超过千万吨，达到1261.05万吨，创下近10年来海上新增石油探明储量新高。
随着陆地油气资源逐渐减少，各国很早就将目光投向了海洋。从全球范围来看，根据Statista给出的数据，各大石油公司对于浅海油气资源的勘探与开采早已开始，而深水甚至超深水的石油钻探项目变得更加普遍和必要。
在中国，对于海上油气钻采主要还是集中于浅海地区，向深海进军也仅是最近几年才刚刚开始，侧重于东海与南海区块，但是在东海的某些地段因为“争议问题”，所以开发进程较慢，目前还是以南海深水油气开发为重点。
海洋石油开采 海上钻井平台必不可少
无论是浅海石油钻采或是深海，所有的活动必须要在海上钻井平台上进行。与陆地钻井平台不同，海上钻井平台空间大小有限，被称为“流动的海上国土”， 需要综合考虑如何设计人员生活空间、钻井及安全救生设备等。
海上钻井平台除了空间小，还需要在复杂的海况情况下维持稳定性。稳定性对于海上钻井平台来说非常重要，因为在海面上定点钻采，如果发生位置偏移，采油钻杆可能会折断，这样的灾难性后果难以估量。
海上钻井平台似乎是“漂浮”在海面上，但真实情况并非如此。这种平台可以分为三类：第一种是钻井平台下方有“长腿”，被固定下海底；第二种；虽然平台是漂浮着，但是被许多根锚链固定住，属于半潜式平台；第三种，平台确实漂浮在海面上，在底部带有动力装置，对抗海水的流动，使平台固定在某一位置，这种平台技术最为先进。
自升式钻井平台，桩腿固定在海底，平台被桩腿支撑，位于海面上方
对于处于漂浮状态的半潜式钻井平台而言，四周用锚链将其固定，减小风浪对平台稳定性影响
自带动力定位系统（下部红色为动力定位装置，保证平台不随风浪偏移），相比于传统锚泊定位方式，该系统可以实现不用锚链保持海上浮动装置定位，减少复杂的抛锚工序，可在水深大于1000米的深度进行工作
在全球范围内从事海上钻探的公司中，墨西哥国家石油公司（Pemex）拥最多的海上钻井平台，其次是巴西国家石油公司（Petronas）。在2010年至2014年间，全球用于深水油气项目的资本支出中，有三分之一花在了拉美，这也并不奇怪，因为上面两家公司都位于拉美地区。
截至2018年1月，全球各产油区域的海上钻井平台数量，墨西哥湾（美国）和北海（欧洲）聚集大量的钻井平台 数据来源：Statista
截至2019年7月，各国拥有海上钻井平台的数量 数据来源：Offshore Energy Today
目前我国的海上钻井平台，尤其是深海钻井平台主要掌握在中海油的手中，当然中石油也有部分浅海的钻井平台。
国内的 “三桶油”具备一定的钻采能力，但是不具备生产钻井平台的生产能力（当然用于浅水领域的设备，石油总公司下属的相关子公司有设计制造能力）。实际情况是，海上石油开采是一个复杂的分工体系，涉及很多方面，世界上绝大部分油气公司都有自己的钻采队伍，但是不一定拥有海上平台。
对于没有海上钻井平台的石油公司，如果获得海上油气田，可以采用租借平台的方式进行钻采。或者将钻采任务全部“外包”给拥有海上钻井平台的油田服务承包商，石油公司只要接收钻采后得到的石油就好。
前几年油价不景气，石油行业进入寒冬。就成本因素考虑，受到冲击最大的就是海洋石油钻井行业。自油价下跌以来，很多平台都处于“停业”状态，特别是那些老式的钻井平台，可能在拆除之前会一直停靠在岸边。不过，2018年后随着油价的复苏，相关专业机构的调研数据表明，全球海上钻井平台市场正在“走出低谷”。
根据海上钻井平台咨询机构Baseoe Offshore的最新报道，中国拥有近60座海上平台，考虑到中国的能源独立政策，加上陆地资源的减少，未来中国将会加大海上钻采的力度，所以钻井平台的需求量将会增大。
海上钻井平台建造设计 中国起步晚
1887年H•L•威廉斯在加利福利亚海边钻采了第一口油井，拉开了世界上近海石油工业的序幕，至今已经经历了整整一个多世纪。二次大战后，发达国家石油勘探区域进一步向远海拓展，深海石油钻井平台研发热潮也在20世纪80年代末兴起，技术创新层出不穷，海洋油气开发水深得到了突飞猛进地发展。
由于海洋钻井起步落后于西方国家，上世纪中国自建钻井平台的装备经历了搬用陆用钻机（勘探一号、渤海一号、三号等）、成套引进国外钻机（渤海五号、七号、勘探三号等）及逐步提高国产化（胜利四号）程度的三个阶段。
第一台自制“浮筒式”钻井装置，由茂名石油公司地调处于1964-1965年研制成功。以现今的技术角度去看，其结构十分简陋，是用两个500吨打捞筒作为基础（浮动平台），再在上面安装一部钻机。该装置在莺歌海村水道口外离岸4km，水深仅15m处，开钻三口海上探井。
其后，我国自建了渤海一、三、五、七、九、十一号；勘探一、三号；胜利一、二、三号；在获得一定的经验基础之上，也为国外公司承造平台，包括新加坡华昌国际公司JU-200型，美国贝克海洋公司大足III型（2座）。与此同时，也从国外购买钻井平台，包括了渤海二、四、六、八、十、十二号；南海一、二、三号；勘探二号；胜利四号。从命名数字的奇偶编号上，基本可以识别出钻井平台是否是“自建”或“购买”。此外，渤海与胜利系列平台在渤海湾海域作业，南海系列平台在南海海域作业，勘探系列平台在东海海域作业。
组装能力增强 是否完全自主设计待商榷
进入新世纪，我国的海上钻井平台建造实力也在快速提升。2011年我国建成了第一艘作业水深达到3000m的深水半潜式钻井平台“海洋石油981”。该平台于2012年在南海正式开钻作业。我国南海有高达300亿吨的资源，但有70%都在深水区，在建造“海洋石油981”之前国外深水能力已达3000米，国内深水钻井能力只有500米，这就造成了南海资源得不到有效开发。
“海洋石油981”平台的重要性毋庸置疑，但是其建成所花费的时间和资金也不少。上海外高桥承建了“981平台”，从2006年开始设计建造，历时近六年，花费了60亿元。“海洋石油981”平台的历练对上海外高桥来说是宝贵的经验，但从纯商业的角度来说，六年的交付时确实有点太长。该平台采用美国F&G公司EXD系统平台设计，在此基础上优化及增强了动态定位能力、以及锚泊定位，是对国外公司设计理念、技术和装备的整合，不能说是完全自主设计。
两年前，中国在南海创下世界可燃冰持续开采记录，创造这个世界记录平台的正是“蓝鲸一号”，该巨无霸总重4.3万吨，靠自身动力系统每小时行驶18.5公里，配备全球最先进的定位系统，通过调节推进器的方向和转速，遇到大风浪仍可保持稳定。
烟台来福士建造的“蓝鲸一号”与“蓝鲸二号”实际上是Frigstad D90型半潜式钻井平台，原本由Frigstad公司（新加坡）和中集集团的合资公司Frigstad Deepwater所有，2016年底，Frigstad退出了这一投资，将其在Frigstad Deepwater持有的股份全部出售给中集集团子公司。
新加坡Frigstad公司设计的Frigstad D90型半潜式钻井平台 图源：Frigstad公司官网
对于“蓝鲸一、二号”而言，其基础设计是由新加坡Frigstad公司完成的，国内只做了详细设计和生产设计，技术含量不高。核心设备部分，钻井系统由NOV公司完成，电子系统来自西门子，动力定位系统采购自康斯伯格，烟台来福士负责进行组装工作。所以说虽然中集集团建造了这条代表全球最先进水平“蓝鲸一号”，但并不能说中集集团掌握了全部的核心技术，在控制系统、泥浆系统、升降系统、起重机等方面，还需依靠国外企业。
海洋工程核心装备研制 国内外差距需继续弥补
目前国内真正具备半潜式钻井平台生产能力的厂商屈指可数，烟台来福士、中远南通、大连重工、招商局重工（“造岛神器”天鲸号挖泥船的建造者），这几家公司的平台建造能力也是被国际主流的石油公司认可的。国内最早具备半潜式平台生产能力的要属“烟台来福士”，后来被中集集团收购。
上海外高桥的“拳头产品”是好望角型散货船，虽然也在尝试海洋工程装备，例如此前建造“海洋石油 981”平台，但作为新入行者，实力有限，需要靠国家补贴。业内人士表示，上海外高桥的海上钻井平台除了国家的订单之外，重大的国际订单很少。但是中远和大连重工已经接到了Seadrill这样的国际顶尖深海钻探公司的订单，来福士的订单中很大部分也是国际企业订单。
浮式生产储油卸油轮（FPSO：Floating Production Storage & Offloading）是海工界的“高富帅”，工艺复杂，造价昂贵，其所有者主要分为两类，一是财大气粗的油公司，像“三桶油”里的中海油；二是服务于油公司的FPSO职业操作方，如MODEC、SBM、BW、Offshore等。现役的FPSO中的大部分是由油轮船体改造，新造的只占一小部分。
图源：shipspotting官网
目前国内的FPSO建造情况是，大部分企业仅是承建船体部分，而考验技术的上部分模块和设备，还是由MODEC、AKER、Dyna-mac、Mcdermott等巨头建造。对于核心的高附加值部分，国内企业的还是难以介入。
像承建FPSO这样的高端海工项目，欧美占据高附加值产品市场（高附加值设备和工程总包），包括Aker、NOV、MCDERMOTT、SBM等企业。日本、韩国和新加坡也具有一定地位，代表型企业包括三菱、现代、大宇、三星、吉宝等。
各国的海洋工程装备制造实力差别也是资源和技术决定的，欧洲背靠北海，美国拥有墨西哥湾，这些发达国家以经济做后盾，又有先进的技术和“油田”试验场，所以海洋装备制造实力肯定很强。之后随着劳动力成本的提升，欧美将低附加值制造转移到没油气资源，但具备技术实力的日本、韩国和新加坡手里，在此基础上日韩新提升了自己海工装备制造能力。
2008年金融危机对世界航运业造成重大影响，也给中国造船业带来致命打击，很多企业将海工领域作为产能转移的理想阵地。之后随着世界深水油气开发加快，海工装备需求量增大，因为欧美与日韩新占据高端制造，中低端制造就大量流入中国市场。
结束语
国内海洋钻井起步晚于西方，造成海上平台设计建造实力落后于发达国家。进入新世纪后，国内企业的建造实力也在稳步提升，建造出像“蓝鲸一号”这样的先进海上平台。值得注意的是，海上钻井平台是一项综合性工程，组装能力的提升并不代表自主设计实力，在基础设计、核心装备制造等方面，中西差距还需继续努力弥补。
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