981号深水钻井平台：南海上的“定海神针”
出品|网易文创
导语：石油，是维系现代社会运转的“黑色血液”。美国凭借石油建立起美元金融体系，沙特迪拜等国家凭借丰饶的石油资源一夜暴富，石油铸造了种种财富与工业的神话。
长期以来，我国境内石油资源的匮乏，使得中国处于世界石油产业链的下游。据中国海关总署的统计数据显示，2020年中国原油的进口总量高达54239万吨，进口金额更是超过1700亿美元，并连续六年成为世界最大的原油进口国。
与此同时，有246亿吨的石油与16万亿立方米的天然气蕴藏在我国南海的大陆架上，这些开采难度极高的宝藏，却因为种种技术环境原因，令人望而却步。
怀揣着建国70年以来的能源独立梦想，具备世界顶尖技术水准的深水半潜式钻井平台——海洋石油981号应运而出。
打破外国垄断——全球顶尖的钻井平台981号
钻井平台，是用于钻探海底井口的海上结构物。平台上常具有钻井、动力、通讯、导航等设备，并附加了安全救生与人员生活的设施，是海上油气勘探开发最重要的工具。
自1855年人类发现石油以来，高额的石油利润极大推动了石油勘探开采活动，近百年间对海洋石油资源的开发日益深入。1897年，在美国加州的潮汐浅滩上首先架起一座76.2米高的木架，并在其上架设钻机打井开采石油，这是世界上第一口海上钻井的雏形。随后，为了适应复杂的深海钻探环境，越来越多的钻探平台被研发出来。
一般而言，常见的钻井平台可大致分为固定式与移动式平台两类。固定式平台主要依托浇筑的水泥桩柱支撑，用于浅海地区石油的钻探与开采，这类永久性设施能够抵御较大的风浪，但仅能用于浅海资源的开发。移动式平台又可细分为自升式平台以及半潜式钻井平台。自升式平台沿袭固定平台的设计理念，其具备的若干条“长腿”可以随时提起/放下，因此具备在海中移动的能力，但这类平台仅能在浅海地区使用。
上图分为别：固定式平台、自升式平台、及半潜式钻井平台 图源：CCTV，https://www.youtube.com/watch?v=BzLAsO4J9OE
在海洋油气资源开发领域中有一条共识，即中国南海具有全世界最恶劣的钻井作业环境。世界油气聚宝盆——波斯湾的平均水深为40米，最大深度为104米。而我国南海的平均水深为1200米，最深处达到5500米，这意味着我国面对着同比几百倍的深海勘测与开采困难。此外，南海还面临着飓风海啸以及海水内波应力的威胁，例如1983年美国的ARCO石油公司的钻井船在我国海南岛周边进行违规开采时，因台风侵袭而全船遇难。
面对恶劣的南海自然环境，以及钻井平台的技术垄断，我国迎难而上，经过几十年的技术研发与积累，选取可变载荷大、抗风浪能力强、适应水深范围广、作业功能全面的半潜式钻井平台进行集中研发。2011年，由我国独立研发制造的第六代深水半潜式钻井平台——海洋石油981号顺利竣工。这一平台具备3050米水深的作业能力，最大钻探深度可达10000米，运营过程中能够抵御17级台风，也能应对几千吨级船只的正面撞击，设计使用寿命长达30年。多项技术指标达到世界第一的海洋石油981号，代表我国的半潜式钻井平台已达到世界顶尖水平。
海洋石油981号 图源：中国广播网
管钻不管采——981号是如何运行的
在海上石油的开发过程中，钻井平台与生产平台各司其职，协力合作。钻井平台肩负着初期勘探与钻井的工作，在完成前期筹备后，会由生产平台在钻井的基础上接入几十口油井进行生产。而981平台，便肩负着勘测我国南海油气储量的重任。
海洋石油981平台长114米，宽89米，自重达到3.5万吨，承重12.5万吨。为了推动如此巨大的“庞然大物”，981钻井平台采用自推动+拖船牵引的双重动力设置。平台内设置了8台水下可拆装式全回转推进器，单台功率高达44000千瓦。与此同时，平台还设置了多个牵引位，从而在深海中来去自如。
拖船牵引下的981平台 图源：CCTV，https://www.youtube.com/watch?v=BzLAsO4J9OE
在981平台抵达目标工作点后，会进行前期的压载调平准备工作。在飓风、波浪、洋流的多重作用下，海洋石油981平台会在六个自由度上进行运动。因此，平台在进行海上作业时必须使用锚固定位系统以确保平台的作业稳定性。981平台配备了DP3动力定位与锚泊固定这两套独立的定位系统。在工作时，中控系统会根据实时的风向、波浪等数据，调节发动机的出力与方向，以保证平台的稳定性；此外，平台还会在1500米以内的海域抛出其装备的12个15吨重的船锚，这些船锚能够产生800吨的抓力，将平台牢固的固定在深海之中。多管齐下，981平台得以实现工作过程中最大游离距离不超过1m的高精度作业。
锚泊固定后981平台的工作示意图 图源：CCTV，https://www.youtube.com/watch?v=BzLAsO4J9OE
在经过几十天的勘测钻井工作后，981平台会记录下测点的油气储量分布情况，并完成预留开采井眼的工作。后续工作会交由对应的生产平台进行资源收集。
中国南海的定海神针
2012年5月，981平台在我国南海的荔湾6-1-1井成功完成了首次钻探，正式宣告我国海洋油气开发摆脱了对进口设备及人员的高度依赖，并结束了我国南海油气勘探率不足10%的尴尬局面。随后，981平台陆续转进白云湾、西沙群岛等地区进行多次大范围的勘测钻探。
毫不意外的是，中国对南海的正式开发引起了东南亚部分国家的反对。2014年，这座凝聚着中国高新科技的981平台在南海的勘探工作受到了来自越南与美国的阻碍——“中国必须立即废弃这座侵犯人权与海权的平台”。在大批武装船只闯入中国领海、陆续冲撞干扰我国护卫船只1416次的情况下，981平台仍旧顺利完成了对西沙群岛地区海洋油气资源的勘探工作。
随后，981平台转战缅甸安达曼海进行海上钻探作业，并完成了海下5000米深度级别的勘探作业，钻井深度深达5030米，创造了我国深水半潜式钻井平台作业的井深新纪录。截至2019年，981平台共完成了32口海洋探井的钻探勘测工作，为我国南海油气资源的开发做出了巨大的贡献。
结语：
在全球海洋开发的热潮下，世界范围内已有几百家公司投身到深海勘测与钻井服务的市场之中。凭借981平台的先进技术，中国海油集团跻身成为世界十大深海钻井公司之一。
依托981平台，中海油陆续推出了配套物理勘测、地质勘测钻井作业、海底铺管、物资保障的海洋石油708号地质勘察船与201号深水铺管起重船，以及三艘重型多用工作船。这些船只共同组成了中国深海油气开发的联合舰队，将曾经可望不可及的海洋资源转变为切实的战略储备资源。
参考文献：
[1]罗强. 981半潜式钻井平台锚泊系统研究[D]. 长江大学, 2012.
[2]谢彬. 深水半潜式钻井平台设计与建造技术(精)[M]. 石油工业出版社,2013.
[3]朱航，等. 风浪作用下HYSY-981半潜式平台动力响应的数值模拟[J].振动与冲击29.9 (2010): 113-118.