前 言——记超深水半潜式钻井平台“海洋石油981”研发与应用

前言
——记超深水半潜式钻井平台“海洋石油981”研发与应用

我国油气供需矛盾日益突出，2013年我国原油对外依存度超60%。党的十八大提出了“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”的重要战略构想。走向深海，实现南海油气资源的有效开发是实现“海洋强国”战略目标的重要组成部分。近十年，全球重大油气田的发现主要来自深水。我国南海蕴藏着丰富的油气资源，初步预测资源量高达230～300亿吨，将成为我国油气供给重要的战略接替区。但由于我国没有深水钻井平台，2004年以前我国在南海深水区未钻一口井，而南海周边国家每年从我国南海掠夺开采油气5 000万吨。因此，自主研制超深水钻井平台不仅是保障国家能源安全的战略选择，更是捍卫国家领海主权的重要使命。

中国南海是世界上海洋环境最复杂和最恶劣的海域，台风频发，季风不断，海面以下暗藏世界罕见、波高达百米的内波流。如何设计适应南海恶劣海况的深水平台、如何确保3 000m细长隔水管安全、如何防范海底防喷器失效等是我们需要面对的世界级难题。

为加快我国开发深水油气资源步伐，中国海油决定在充分借鉴国外先进经验的基础上，通过集成创新和自主创新，研制针对中国南海海洋环境、各项性能先进的深水半潜式钻井平台，实现我国海洋石油工业从浅水走向深水的历史性跨越。2006年起，中海油先后组织国内百余家单位，组建了5 000人的研究、设计、建造、调试和运营一体化研发团队，成功研制了具有世界先进水平的我国首座超深水半潜式钻井平台“海洋石油981”，使我国成为继美国、挪威之后第三个具备超深水半潜式钻井平台设计、建造、调试、使用一体化综合能力的国家。项目取得了三大方面的技术创新及突破。

1.世界首次建立了南海内波演化模型和环境载荷组合理论方法，首次实现最高等级动力定位(DP3)和锚泊定位一体化的组合定位系统设计，构建了集“设计、数值分析、模型试验和设计标准”于一体的超深水半潜式钻井平台设计技术体系。创新研发出针对南海、适应全球的“南海级”超深水半潜式钻井平台新船型。与国际同类平台相比，“海洋石油981”的设计海况、定位模式、可变载荷、定位能力等多项关键技术指标世界一流。

2.国际上首次建立了基于海洋环境与钻井工况耦合作用下的隔水管动力学模型、力学实验系统及实验技术，首次发现了隔水管的“三分之一效应”与“上下边界效应”，为隔水管安全控制提供了理论依据。创新设计并应用了本质安全型防喷器控制方法，可有效防范类似墨西哥湾BP井喷事故的发生。

3.首次创立了有限元分析、反变形预测、高精度测量相结合的“三位一体”精度控制技术，实现了建造全过程的零余量建造。首次提出了EQ56/EQ70 高强钢焊接裂纹尖端张开位移(CTOD)允许值，为相关国际标准的修订提供了依据。首次建立了超深水半潜式钻井平台总装建造和配套技术体系。平台建造精度误差0.02%，重量控制偏差0.4%，领先于国际同类水平。

该项目成果获2014年度国家科技进步奖特等奖，取得发明专利19件，实用新型专利45件，软件著作权12项，制订行业标准2部，出版学术专著4部，发表论文180余篇。

自2010年2月投入使用以来，“海洋石油981”已完成钻完井作业15口，经历了10次台风、多次强季风及20余次强内波等恶劣海况的考验，最大作业水深达2 454m，获直接经济效益超过100亿元。已发现4个深水油气区块，获天然气储量3 500亿立方米，创造间接经济效益超过1 200亿元。项目带动了我国一批海洋工程制造基地的建成，推动了海洋工程高端设备及材料进入国际市场，促进了我国机械、电子、材料等相关产业升级和国际竞争力提升，使我国一举成为国际海洋工程高端装备制造大国。“海洋石油981”的设计、建造和应用改变了我国缺乏深水油气勘探开发装备及技术的被动局面，实现了从浅水到超深水的历史性跨越，开启了中国深海战略的新时代！

在“海洋石油981”荣获国家科技进步特等奖一周年之际，特出版此论文专辑，以表庆贺和纪念。

2015年12月