科工力量：海上鑽井平台建造，中國自主設計實力究竟如何
【文/科工力量 柳葉刀】
前不久，在北京召開的2019年全國新增石油探明儲量評審會上，埕島油田埕北208區塊新增石油探明儲量通過自然資源部油氣儲量評審。至此，中石化勝利油田海上新增石油探明儲量超過千萬噸，達到1261.05萬噸，創下近10年來海上新增石油探明儲量新高。
隨着陸地油氣資源逐漸減少，各國很早就將目光投向了海洋。從全球範圍來看，根據Statista給出的數據，各大石油公司對於淺海油氣資源的勘探與開採早已開始，而深水甚至超深水的石油鑽探項目變得更加普遍和必要。
在中國，對於海上油氣鑽採主要還是集中於淺海地區，向深海進軍也僅是最近幾年才剛剛開始，側重於東海與南海區塊，但是在東海的某些地段因為“爭議問題”，所以開發進程較慢，目前還是以南海深水油氣開發為重點。
海洋石油開採 海上鑽井平台必不可少
無論是淺海石油鑽採或是深海，所有的活動必須要在海上鑽井平台上進行。與陸地鑽井平台不同，海上鑽井平台空間大小有限，被稱為“流動的海上國土”， 需要綜合考慮如何設計人員生活空間、鑽井及安全救生設備等。
海上鑽井平台除了空間小，還需要在複雜的海況情況下維持穩定性。穩定性對於海上鑽井平台來説非常重要，因為在海面上定點鑽採，如果發生位置偏移，採油鑽桿可能會折斷，這樣的災難性後果難以估量。
海上鑽井平台似乎是“漂浮”在海面上，但真實情況並非如此。這種平台可以分為三類：第一種是鑽井平台下方有“長腿”，被固定下海底；第二種；雖然平台是漂浮着，但是被許多根錨鏈固定住，屬於半潛式平台；第三種，平台確實漂浮在海面上，在底部帶有動力裝置，對抗海水的流動，使平台固定在某一位置，這種平台技術最為先進。
自升式鑽井平台，樁腿固定在海底，平台被樁腿支撐，位於海面上方
對於處於漂浮狀態的半潛式鑽井平台而言，四周用錨鏈將其固定，減小風浪對平台穩定性影響
自帶動力定位系統（下部紅色為動力定位裝置，保證平台不隨風浪偏移），相比於傳統錨泊定位方式，該系統可以實現不用錨鏈保持海上浮動裝置定位，減少複雜的拋錨工序，可在水深大於1000米的深度進行工作
在全球範圍內從事海上鑽探的公司中，墨西哥國家石油公司（Pemex）擁最多的海上鑽井平台，其次是巴西國家石油公司（Petronas）。在2010年至2014年間，全球用於深水油氣項目的資本支出中，有三分之一花在了拉美，這也並不奇怪，因為上面兩家公司都位於拉美地區。
截至2018年1月，全球各產油區域的海上鑽井平台數量，墨西哥灣（美國）和北海（歐洲）聚集大量的鑽井平台 數據來源：Statista
截至2019年7月，各國擁有海上鑽井平台的數量 數據來源：Offshore Energy Today
目前我國的海上鑽井平台，尤其是深海鑽井平台主要掌握在中海油的手中，當然中石油也有部分淺海的鑽井平台。
國內的 “三桶油”具備一定的鑽採能力，但是不具備生產鑽井平台的生產能力（當然用於淺水領域的設備，石油總公司下屬的相關子公司有設計製造能力）。實際情況是，海上石油開採是一個複雜的分工體系，涉及很多方面，世界上絕大部分油氣公司都有自己的鑽採隊伍，但是不一定擁有海上平台。
對於沒有海上鑽井平台的石油公司，如果獲得海上油氣田，可以採用租借平台的方式進行鑽採。或者將鑽採任務全部“外包”給擁有海上鑽井平台的油田服務承包商，石油公司只要接收鑽採後得到的石油就好。
前幾年油價不景氣，石油行業進入寒冬。就成本因素考慮，受到衝擊最大的就是海洋石油鑽井行業。自油價下跌以來，很多平台都處於“停業”狀態，特別是那些老式的鑽井平台，可能在拆除之前會一直停靠在岸邊。不過，2018年後隨着油價的復甦，相關專業機構的調研數據表明，全球海上鑽井平台市場正在“走出低谷”。
根據海上鑽井平台諮詢機構Baseoe Offshore的最新報道，中國擁有近60座海上平台，考慮到中國的能源獨立政策，加上陸地資源的減少，未來中國將會加大海上鑽採的力度，所以鑽井平台的需求量將會增大。
海上鑽井平台建造設計 中國起步晚
1887年H•L•威廉斯在加利福利亞海邊鑽採了第一口油井，拉開了世界上近海石油工業的序幕，至今已經經歷了整整一個多世紀。二次大戰後，發達國家石油勘探區域進一步向遠海拓展，深海石油鑽井平台研發熱潮也在20世紀80年代末興起，技術創新層出不窮，海洋油氣開發水深得到了突飛猛進地發展。
由于海洋鑽井起步落後於西方國家，上世紀中國自建鑽井平台的裝備經歷了搬用陸用鑽機（勘探一號、渤海一號、三號等）、成套引進國外鑽機（渤海五號、七號、勘探三號等）及逐步提高國產化（勝利四號）程度的三個階段。
第一台自制“浮筒式”鑽井裝置，由茂名石油公司地調處於1964-1965年研製成功。以現今的技術角度去看，其結構十分簡陋，是用兩個500噸打撈筒作為基礎（浮動平台），再在上面安裝一部鑽機。該裝置在鶯歌海村水道口外離岸4km，水深僅15m處，開鑽三口海上探井。
其後，我國自建了渤海一、三、五、七、九、十一號；勘探一、三號；勝利一、二、三號；在獲得一定的經驗基礎之上，也為國外公司承造平台，包括新加坡華昌國際公司JU-200型，美國貝克海洋公司大足III型（2座）。與此同時，也從國外購買鑽井平台，包括了渤海二、四、六、八、十、十二號；南海一、二、三號；勘探二號；勝利四號。從命名數字的奇偶編號上，基本可以識別出鑽井平台是否是“自建”或“購買”。此外，渤海與勝利系列平台在渤海灣海域作業，南海系列平台在南海海域作業，勘探系列平台在東海海域作業。
組裝能力增強 是否完全自主設計待商榷
進入新世紀，我國的海上鑽井平台建造實力也在快速提升。2011年我國建成了第一艘作業水深達到3000m的深水半潛式鑽井平台“海洋石油981”。該平台於2012年在南海正式開鑽作業。我國南海有高達300億噸的資源，但有70%都在深水區，在建造“海洋石油981”之前國外深水能力已達3000米，國內深水鑽井能力只有500米，這就造成了南海資源得不到有效開發。
“海洋石油981”平台的重要性毋庸置疑，但是其建成所花費的時間和資金也不少。上海外高橋承建了“981平台”，從2006年開始設計建造，歷時近六年，花費了60億元。“海洋石油981”平台的歷練對上海外高橋來説是寶貴的經驗，但從純商業的角度來説，六年的交付時確實有點太長。該平台採用美國F&G公司EXD系統平台設計，在此基礎上優化及增強了動態定位能力、以及錨泊定位，是對國外公司設計理念、技術和裝備的整合，不能説是完全自主設計。
兩年前，中國在南海創下世界可燃冰持續開採記錄，創造這個世界記錄平台的正是“藍鯨一號”，該巨無霸總重4.3萬噸，靠自身動力系統每小時行駛18.5公里，配備全球最先進的定位系統，通過調節推進器的方向和轉速，遇到大風浪仍可保持穩定。
煙台來福士建造的“藍鯨一號”與“藍鯨二號”實際上是Frigstad D90型半潛式鑽井平台，原本由Frigstad公司（新加坡）和中集集團的合資公司Frigstad Deepwater所有，2016年底，Frigstad退出了這一投資，將其在Frigstad Deepwater持有的股份全部出售給中集集團子公司。
新加坡Frigstad公司設計的Frigstad D90型半潛式鑽井平台 圖源：Frigstad公司官網
對於“藍鯨一、二號”而言，其基礎設計是由新加坡Frigstad公司完成的，國內只做了詳細設計和生產設計，技術含量不高。核心設備部分，鑽井系統由NOV公司完成，電子系統來自西門子，動力定位系統採購自康斯伯格，煙台來福士負責進行組裝工作。所以説雖然中集集團建造了這條代表全球最先進水平“藍鯨一號”，但並不能説中集集團掌握了全部的核心技術，在控制系統、泥漿系統、升降系統、起重機等方面，還需依靠國外企業。
海洋工程核心裝備研製 國內外差距需繼續彌補
目前國內真正具備半潛式鑽井平台生產能力的廠商屈指可數，煙台來福士、中遠南通、大連重工、招商局重工（“造島神器”天鯨號挖泥船的建造者），這幾家公司的平台建造能力也是被國際主流的石油公司認可的。國內最早具備半潛式平台生產能力的要屬“煙台來福士”，後來被中集集團收購。
上海外高橋的“拳頭產品”是好望角型散貨船，雖然也在嘗試海洋工程裝備，例如此前建造“海洋石油 981”平台，但作為新入行者，實力有限，需要靠國家補貼。業內人士表示，上海外高橋的海上鑽井平台除了國家的訂單之外，重大的國際訂單很少。但是中遠和大連重工已經接到了Seadrill這樣的國際頂尖深海鑽探公司的訂單，來福士的訂單中很大部分也是國際企業訂單。
浮式生產儲油卸油輪（FPSO：Floating Production Storage & Offloading）是海工界的“高富帥”，工藝複雜，造價昂貴，其所有者主要分為兩類，一是財大氣粗的油公司，像“三桶油”裏的中海油；二是服務於油公司的FPSO職業操作方，如MODEC、SBM、BW、Offshore等。現役的FPSO中的大部分是由油輪船體改造，新造的只佔一小部分。
圖源：shipspotting官網
目前國內的FPSO建造情況是，大部分企業僅是承建船體部分，而考驗技術的上部分模塊和設備，還是由MODEC、AKER、Dyna-mac、Mcdermott等巨頭建造。對於核心的高附加值部分，國內企業的還是難以介入。
像承建FPSO這樣的高端海工項目，歐美佔據高附加值產品市場（高附加值設備和工程總包），包括Aker、NOV、MCDERMOTT、SBM等企業。日本、韓國和新加坡也具有一定地位，代表型企業包括三菱、現代、大宇、三星、吉寶等。
各國的海洋工程裝備製造實力差別也是資源和技術決定的，歐洲背靠北海，美國擁有墨西哥灣，這些發達國家以經濟做後盾，又有先進的技術和“油田”試驗場，所以海洋裝備製造實力肯定很強。之後隨着勞動力成本的提升，歐美將低附加值製造轉移到沒油氣資源，但具備技術實力的日本、韓國和新加坡手裏，在此基礎上日韓新提升了自己海工裝備製造能力。
2008年金融危機對世界航運業造成重大影響，也給中國造船業帶來致命打擊，很多企業將海工領域作為產能轉移的理想陣地。之後隨着世界深水油氣開發加快，海工裝備需求量增大，因為歐美與日韓新佔據高端製造，中低端製造就大量流入中國市場。
結束語
國內海洋鑽井起步晚於西方，造成海上平台設計建造實力落後於發達國家。進入新世紀後，國內企業的建造實力也在穩步提升，建造出像“藍鯨一號”這樣的先進海上平台。值得注意的是，海上鑽井平台是一項綜合性工程，組裝能力的提升並不代表自主設計實力，在基礎設計、核心裝備製造等方面，中西差距還需繼續努力彌補。
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