十年攻得同船渡

——记陵水17-2深水气田开发研究项目副经理贾旭

中海油研究总院有限责任公司 贾鲁生 陈邦敏

2021年2月28日，随着柔性接头缓缓放置在陵水17-2半潜式生产平台浮箱外侧的托篮，国内首根深水钢悬链立管成功在南海深水大气田就位，并将在未来30年内经受惊涛骇浪的考验。一直以来，钢悬链立管在南海区域应用可行性的讨论和质疑声不断。贾旭带领科研团队历经十年攻关，科学研判，打破了南海恶劣环境不适用钢悬链立管的梦魇。

图1 贾旭(中)与设计人员讨论半潜式生产平台布置

十年攻关，深水立管实现自主设计

2008年，贾旭牵头承担国家高技术研究发展计划“深水立管工程关键技术研究”，开启了深水立管在中国南海应用的攻关征程；2017年，研究总院完成陵水17-2气田深水钢悬链立管前端设计。这整整经历了十年。

相比墨西哥湾和巴西等海域，中国海油深水开发起步较晚，且此前油气田开发多属外方合作项目，在设计、建造以及安装等方面不占据主导地位。虽在南海陆丰、番禺、西江和惠州等多个合作油田已有数十年的动态挠性立管应用经验，但立管系统的设计分析却是一直由外方主导完成。

“凿井者，起于三寸之坎，以就万仞之深”。十年间，贾旭带领科研团队从无至有，建立了南海油气田开发深水立管总体布局和系统选型技术；形成适于中国南海实际海况特点的深水立管总体强度和疲劳评估分析技术；创新发展了深水立管干涉碰撞分析技术，实现复杂多管缆系统在极端环境的应用；研发了螺旋列板涡激振动抑制装置；搭建了深海挠性立管和钢质立管安装分析技术体系。在贾旭带领的技术团队的攻关下，中国海油深水立管自主工程设计的根基逐步夯实。

深水立管设计需要大批量的分析做决策支持，计算效率提升不上去，严重影响深水项目设计进度。“国外优秀公司都有内部设计工具和前后处理软件。咱们不能奢望别人把现成的东西送上门，编制自研软件这件事宜早不宜晚，迟早会派上用场的。”贾旭带领团队用3年时间研发出《深水立管工程设计软件平台》、《深水悬链线立管设计软件》等一系列软件工具，让科研人员从繁复的计算中解脱出来，把更多的精力放在结果和规律的总结分析上。

机会总是留给有准备的人。2013年，贾旭带领科研设计团队完成恩平23-1油田挠性立管基本设计，中国海油开启了深水立管自主设计的崭新篇章。

2014年底陵水17-2项目启动初期，贾旭对科研人员强调：“这个项目的设计挑战肯定是空前的，但深水立管自主设计的主基调不能改，不能走回头路”。技术团队没有辜负贾旭的期望，此前的攻关和技术积累在项目中得到充分发挥，项目开工不足1个月，技术人员就完成了圆筒型FPSO、船型FLNG、半潜平台等不同浮体类型下立管的选型和评估分析，优选的“深吃水半潜平台+钢悬链立管”的方案摆在了贾旭的办公桌上。

在2017年前端设计阶段，贾旭又要求研究总院技术团队自主承担2根10英寸立管设计，并与外方设计单位开展其他4根立管的平行分析。陵水17-2气田1500m水深立管设计战场上，挥洒着贾旭十年攻关的汗水和心血。

科学研判，创新才得“同船渡”

立管系统是海底油气与水面浮式设施的唯一通道，也是最为薄弱的瓶颈结构。作为形式最简单、投资相对较低的立管构型，钢悬链立管受到每个深水油气开发作业者的青睐。但现实情况是：钢悬链立管既“娇气”又“挑剔”。

中国南海环境条件恶劣，30年设计年限将导致立管承受上亿次循环荷载作用。强度、疲劳均是钢悬链立管在南海深水大气田应用必须逾越的鸿沟。

为满足钢悬链立管苛刻的强度和疲劳要求，浮式平台必须具备良好的运动性能。然而，从运动性能方面来衡量，传统半潜式平台并非立管友好形浮式平台。国际上，钢悬链立管更多地“嫁”给了运动性能良好的单柱式平台SPAR和张力腿平台TLP。

半潜式生产平台怎样才能“娶”得钢悬链立管这一“贤惠的媳妇”？怎样才能在“家境”不好的南海海域成家立业？

“立管和浮式平台一定要绑在一起做设计！不要轻易地说不合适，合适不合适只有处久了才知道！”贾旭充当起“媒人”的角色。

浮体和立管专业开启了鹦鹉螺式的“相亲、优化、再相亲、再优化”之路。“记住不要为了缓解半潜式生产平台运动而无限制地增大平台吃水，细长柱状结构涡激运动会加剧，反而不利于钢悬链立管的疲劳”，贾旭在电话中提醒科研人员。这在后来的水池模型试验中得到充分证实。

经过4个半月的循环优化，科研人员终于寻得一个平衡点：将半潜式生产平台吃水增大至40m，利用深吃水形式来降低垂荡和纵摇；钢悬链立管避免悬挂在平台运动响应较差的方位，增大悬挂角度和螺旋列板覆盖长度来优化疲劳寿命。改变和各自退让，终于让这对患难搭档走到一起。

2017年7月，陵水17-2项目进入前端设计阶段，而“深海一号”半潜式生产平台和钢悬链立管的“姻缘”再次受到挑战：为适应船坞和港池的空船吃水限制，“深海一号”必须将在位吃水降低至37m，运动性能再次变差，无法满足18英寸外输立管在项目中的应用。

图2 “深海一号”半潜式生产平台和钢悬链立管

项目一度陷入僵局，立管专业负责人贾鲁生再次走进贾旭的办公室。贾旭果断抛出自己的答案：钢悬链立管采用方向极值环境条件进行校核；将外输立管方位由平台西侧调整至环境条件稍好的北侧。但是，在中国海油以往的项目中，一般采用主极值和条件极值环境参数，方向极值的应用尚无先例，没有人敢吃第一口螃蟹；同时，此刻的南海陵水17-2气田现场，勘察船正在做立管触地点地质取样前的最后准备，立管方位调整的决定需慎之又慎。

“婆家人更宽容一些，新媳妇才能不受气。我们在南海开展了十多年的观测，精细化环境条件在陵水项目中应用是具备基础的，波浪的方向性是确定和可信的，方向极值的应用也是有规范和科学依据的，我们为什么要固步自封呢？为了项目的顺利落地，可以尝试采用‘宽容’一些的环境参数”。在质疑声中，贾旭一方面带领立管设计团队开展了钢悬链立管在方向极值和条件极值下以及不同立管方位情况下的运动响应对比，另一方面协调环境条件科研人员再次对方向极值参数进行复核校验。经过两昼夜的紧张评估，喜讯传来：外输钢悬链立管各项校核指标符合要求。“马上通知海上按照新的立管方位进行地质取样。”贾旭斩钉截铁地说。这迈开的艰难一步，也为后续流花16-2等深水油田复杂挠性管缆的设计趟开了一条光明大道。

有缘修得同船渡，而“深海一号”半潜式生产平台和钢悬链立管在南海结合的缘分不是修来的，是贾旭带领科研团队攻坚克难，创新出来的。

深谋远虑，为陵水油田后期安全积蓄新技能

“在一线技术支持时要注意安全，更要挥发自己的价值。前端设计时的设计原则和考虑因素一定要讲清楚，现场遇到的问题也要勤于思考、详细考虑，有疑问及时跟家里反馈，有什么困难要及时说，我们家里有一只完备的队伍，你解决不了的问题我们可以。”贾旭对前来告别奔赴工程一线的陈邦敏嘱咐道。

前端设计结束后，研究总院成立陵水17-2气田开发技术支持项目组，并由贾旭担任项目经理。

在陈邦敏的记忆里，那是他入职工作十年来最详尽的一次谈话。从贾旭的叮嘱中，陈邦敏深刻感受到贾旭对陵水17-2项目投入的情感和精力有多深，对研究总院科研人员的呵护有多深。

“深海一号”半潜式生产平台和6根钢悬链立管将在未来30年间服役于南海，如何切实保障平台和立管未来的安全，一旦出现风险应该怎么办？贾旭深谋远虑，在技术支持项目期间，带领科研团队开展了外加电流阴极保护、立管修复提吊、火灾爆炸以及储油安全评估等系列研究，为保障陵水17-2气田后期安全运营积蓄新的技术。同时，他紧追国际先进研究热点，促进中国海油加入深水钢悬链立管监测评估国际工业联合项目。

“贾工，您对‘深海一号’和钢悬链立管今后在南海的融洽相处有信心吗？”

“我是他们的媒人啊，当然有信心！”贾旭笑着回答。