您的位置 首页 产业

《马一峰 能源前沿报告》17 深海一号:为什么开采“超深水油气”是能源供应的突破?

前面两讲,我带你关注了传统能源,煤炭和石油在碳减排上的技术突破。我们知道,我国的自然资源储量的特征,是“富煤、少气、贫油”。我国是世界上石油、天然气的最大进口国,对外依存度还很高,所以技术发展就变得十分重要了。目前,我国在超深水油气上的开采,取得了重大进展。这一讲,我带你来看看。

我先简单介绍一下“超深水油气”。“超深水”是指水深超过1500米的海域;“超深水油气”,就是这片海域中埋藏的石油和天然气资源了。

“超深水油气”有什么特别呢?这就要从我国的南海海域说起了。这片海域中埋藏了非常多的石油、天然气资源。据研究估算,石油就有200亿吨,相当于2021年中国石油消费量的近30倍。但这些资源中,超过70%的部分,都位于深水甚至超深水海域,很难开采。所以南海的油气资源,长期以来,都是处于望得着、够不着的状态。

2021年6月,我国自主研发制造的“深海一号”平台,迎来了正式投产,开采的就是南海海域的超深水油气,在当时引发了业内极大的关注。

“深海一号”是一个能漂浮在海面的大型平台,重量有5.3万吨,面积差不多是2个足球场那么大,高度超过120米,相当于40层楼高。目前为止,在世界上同类型的海上平台中,它是最大的。

“深海一号”能开采我国南海海域中的一个大型天然气田,这个气田也叫“深海一号”,它的储量能超过千亿立方米。在国内目前已发现的气田中,储量超过300亿立方米,就算是大型气田了。“深海一号”这个天然气田的平均水深在1500米左右,就属于“超深水”领域。

到2022年2月,“深海一号”平台累计采出的天然气突破了10亿立方米,并产出了几万吨石油,相当于用8个月时间,解决了270万个家庭一年的用气量,成了海南、粤港澳大湾地区能源供应的重要支撑。

要知道,海洋油气开采难度是很高的,全球具备超深水油气开采能力的公司更是屈指可数。在“深海一号”出现之前,中国开展的超深水油气项目,都是和国外公司一起合作的。这次“深海一号”平台取得的进展,就充分验证了这个平台的可靠性,标志着我国能自主开发超深水气田了。这对我国油气工业来说,是一个跨时代的进步。

但我关注“深海一号”,不只因为它摆脱了我国在超深水油气开采上对国外企业的依赖。更重要的是,这个平台的研发制造,集合了很多先进技术,大大提升了我国超深水装备制造的水平。不仅能帮助我国实现更多超深水油气的开采,对海洋中其它新能源的开发也有很大作用。

接下来,我具体讲一讲。

想要开发超深水天然气田,“深海一号”首先要解决两个先天挑战,一个是海上平台的建设,另一个就是石油运输问题。

海上平台建设不难理解,在海上油气开采之前,我们需要一个平台用来放置各种设备。在水比较浅的海域,可以直接造一个固定在海底的支架;但如果海水太深,用支架支撑平台就很难实现了。你想象一下,如果是在超深水海域中修建一个1500米高的支架,相当于500层楼,成本很高,稳定性还会下降,并不安全。

从全球已有的平台来看,水深一旦超过300米,一般就必须要用浮式平台了,就是像船一样漂浮在海面的平台。如果气田的水不算很深,只有四五百米,浮式平台建起来也不算太难,很多时候还可以拿船舶来改造。但如果水深达到1000米到1500米,这个海域的风浪一般会很大,会严重影响平台的安全和稳定。要克服这种恶劣环境,浮式平台造起来就没那么容易了。

最基本的难题,就是如何把平台固定在海面上?这个5万吨重、2个足球场大小的“深海一号”平台,就像是一座漂浮的海上城堡,要比近海支架支撑的平台面积大个四到五倍。漂浮在海面的平台,会随着波涛晃动,何况还是在南海地区,每年会面临大量的台风天气,如果在巨浪中摇晃了起来,安全保障就是个棘手问题,更谈不上正常生产了。

“深海一号”为了让平台能在风浪中保持稳定,除了要优化平台本身结构外,“深海一号”最核心的一项方案是:它采用了16根超高强度的绳缆来固定平台。这16根绳缆一头系在海底,另一头系在“深海一号”平台的四个角上,把平台牢牢地系在海面,能抵抗16级台风。

你可不要小看这16根绳缆,它们是用高端材料聚酯纤维制作的,每根绳缆的破断力就超过2000吨。也就是说,单单一根绳缆,就能吊起200头大象,并保持不断。这可是国内企业专门为“深海一号”研发的,是一项很大的技术突破,首次打破了国际垄断。

稳定平台的问题解决了,该考虑石油运输问题了。

我先补充一个知识点,天然气田除了生产天然气,还会产出一些石油,油和气是需要分开运输的。运输油气的常规办法,是修两条海底管道,一条输气,一条输油。但深海离陆地那么远,建管道并不现实。

海水深度咱们先不说,就只是深水气田到陆地的距离,少则就得几百公里,铺设管道的难度、成本都会大大增加。一条100公里长的深水管道,大概就需要5亿元的投资。对于南海这个气田来说,它的天然气产量比较大,修条管道用来运输天然气,成本是能收回来的。但石油产量并不多,专门修管道就不划算了。

设计者转换了思路,要设计一个能存储更大量石油的平台。这样靠船来回运输,成本比管道就少了不少。但新问题就来了,按照南海这个气田的产油速度,“深海一号”的储油仓体积得在1万立方米以上,相当于5个标准游泳池体积大小。

这么大的储油仓该怎么放呢?传统的设计是把油箱放在平台下部的浮箱,但这样储油量有限。“深海一号”设计者想到一个新办法,就是把平台的立柱做成储油装置。就好比,把汽车轮胎改装成油箱,利用了原有空间,还避免过大的结构调整,最终储油仓实现了2万立方米的储量。

实现了平台搭建之后,还有很多细节也要考虑,比如使用寿命。毕竟平台距离陆地实在太远,海水盐分腐蚀度高、台风等极端天气又多,一旦出了故障,维修起来很不方便。而且,气田的开采时间预估会超过30年,平台的寿命也要达标。设计人员做了很多技术创新,比如,生产高性能的防腐涂料;研发先进的气象水文技术,观测海水运动的规律和相关数据等等。

不知道你发现没有,“深海一号”的突破,其实是大量技术汇总的结果。我们不仅实现了很多技术的自主化研制,甚至还有了超越。

实际上,在“深海一号”气田的开发基础上,中海油已在推动了“深海二号”气田的开发了。预计到2025年,我国南海的天然气探明储量将达到1万亿立方米,相当于解决了1亿个家庭大约27年的用气量,这将大大提高我国的能源供应安全。

讲到这里,我还想告诉你的是,超深水油气资源的大力开发将带来的发展机会,可不只属于油气公司,很多产业也会被带动起来。刚才我讲了,“深海一号”的突破是大量技术汇总的结果。而提供这些技术的企业,不只有油气公司,很多领域的企业都有参与,比如船舶、钢铁、材料、机械、数字化、机器人等领域的企业。

就拿钢铁领域的华菱钢铁公司来说,这家企业为“深海一号”提供了上万吨的钢材,还研制出用于制作平台水下管柱的新钢材,打破了国外垄断,也为自身带来新的发展空间。还有一家名叫四兄绳业的公司,就是前面提到的生产聚酯纤维绳缆的公司,因为参与了“深海一号”项目,获得了在海洋领域的新市场。如果你从事船舶、钢铁、材料之类行业,不妨多关注其中的机遇。

另外,“深海一号”用到很多关键技术,还属于海洋工程的底层技术。也就是说,它们不仅能用在深水油气,还能用于开发海洋中的其它能源,比如海上风电、潮汐能、可燃冰等。这些能源的开采,和海上石油开采有很多相似的地方。

就拿远海风能的开发来说,这类风能所处海域的水深也有几百上千米,所以使用的风电机也需要设计成漂浮式的。除此外,“深海一号”平台使用到的很多技术,也都是可以借鉴给其他行业使用的。

实际上,在2022年5月,中海油已经开始建造用于深远海的浮式风电平台。这个风电平台会用在距离陆地136公里、水深120米的南海海域,是我国首个水深和离岸距离都过百的远海浮式风电平台。更重要的是,这会打破我国此前只能开发60米水深海洋风电的限制,解锁更多远海风电资源。你看,风电产业也被油气技术的突破带动了。

讲到这里,你会发现,不同的能源领域之间,还有能源产业和非能源产业之间,其实都不是孤立的。不论是在市场机会还是技术上,常常存在很大交集,可以共同发展。我在这门课开始时讲过,即便你不是从事能源行业的,也可以在能源产业找到很多商业机会。关注能源产业的一些重大进展,说不定你就发现了意想不到的机会。

最后,留给你一个思考题,你知道能源行业中的不同领域之间,还有哪些地方也可以互相借鉴呢?欢迎留言,一起交流。

热门文章

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。