大學生:1800米水深處矗立的 “定海神針”
發布時間:2022-12-06 | 來源:大學生 | 瀏覽量:
能源安全,舉足輕重。二十大報告中的“加大油氣資源勘探開發和增儲上產力度”,將確保能源資源安全上升到“增強維護國家安全能力”的高度,作為“加強重點領域安全能力建設”的重要內容。
我國擁有473萬平方公里的海域,萬里海疆深埋能源寶藏,其中油氣資源超過400億噸。2018年,我加入中國石油大學(北京)楊進教授領銜的海洋工程團隊,進行海洋油氣鉆井、海洋油氣裝備、海洋油氣安全等方面研究,實現自己騎鯨蹈海、挺進深藍夢想。2020年,在國家科學技術獎勵大會上,我們團隊的“海洋深水淺層鉆井關鍵技術及應用”項目榮獲國家技術發明二等獎,該項技術在我國全部自主的深水鉆探中起了重要作用。
深水鉆井面臨高風險、高技術、高投入的特點,工程實踐表明:水深大于500米的鉆井事故60%緣于海底以下幾百米的淺部松軟地層。深水表層導管是深水鉆井的“咽喉要道”,主要依靠土體對導管的側向摩擦力提供承載,導管既要承接幾百噸的防噴器又要懸掛上百噸的套管串,如何在深海表層軟泥地里精準、安全地“踩好高蹺”是世界級難題。
我們團隊提出了耐壓型、定時膨脹、高承載的深海表層導管,但是常規的表層導管模型不能完全照搬到膨脹導管的承載力計算中。我分別從理論推導、數值模擬和模擬實驗出發,尋找膨脹導管在不同類型上、不同水深(深海水壓)、不同靜置時間、振動載荷等影響因素的承載規律。通過上千組的數值模擬研究和幾百組帶壓實驗的反復測試,發現了膨脹導管安裝階段實時承載力與時間呈對數關系,井口建立后與振動載荷呈線性關系的規律,與膨脹導管的新型實時承載力模型相互印證。
受團隊指派與委托,我帶著全新的理論模型和膨脹導管裝備,前往在南海作業的藍鯨1號鉆井平臺,對膨脹導管安裝提供指導與幫助。湛藍的海水、蔚藍的天空、超低的氣壓,微波粼粼的海面像一面鏡子,這是臺風“白鹿”抵達前的場景,此時的足球場大的藍鯨1號平臺穩穩地矗立在海面。一天凌晨,突然接到要避臺風的通知,我顧不上疲憊與困倦,穿上工服和工靴就直奔平臺甲板,趕緊給膨脹導管穿上“雨衣”,避免導管提前膨脹影響安裝作業。悶熱的夏天、不透氣的工裝,一出生活樓,我就汗流浹背,而藍鯨號平臺也拖著它4萬多噸的重量在大海上“狂奔”避風。那一刻,我充分體會到課本上浮體“六自由度”(升沉、搖晃、垂蕩)的變化是什么樣的感覺。
臺風過后,平臺返航水深超過了1800米的目標海域。該區域土質十分松軟、承載力低,對表層導管的安裝提出極大的挑戰?;鹄钡奶栔丝局脚_甲板,我的汗水滴落在含有油漬的鉆臺,9根導管歷經幾小時連接成了93米的“金箍棒”。而此刻又傳來了不好的消息,新臺風“楊柳”改變了行進方向,預計還剩30多小時就要影響作業。繼續作業就意味著短時間內必須成功,而馬上避臺不僅意味著至少損失3至5天的作業工期,還會白白浪費上百萬的作業日費,平臺總監與公司指揮部簡短有效溝通與規劃后,決定進行淺層鉆井作業。
整個平臺作業人員團結一致,擰成一股繩,大家有序、認真地加緊了工作的步伐,我認真記錄著膨脹導管的入水時間,觀察水下機器人傳回來平臺的膨脹導管畫面,計算著膨脹導管在不同安裝時間下的承載力。
晚上11點半,膨脹導管攜帶著鉆頭抵達了1800米深的海底,鉆頭旋轉的機械破土和水力射流,為膨脹導管鉆出一條通道,此刻我的心也隨著逐漸消失在海底土中的膨脹導管而緊張著?!吧象w下放”“提高排量”“加大鉆壓”……在總監精準的指揮下,膨脹導管在凌晨3點20分成功安裝到1800米深的南海海底,此時距離膨脹導管的順利安裝已經成功了一半,接下來是等待鉆頭破壞的土體逐漸恢復,“抱住”膨脹導管。通過我的計算,大約5小時的等待,可以滿足膨脹導管的承載需要,上午9點,隨著上提膨脹導管鉆柱逐漸旋轉、解脫,“定海神針”在1800米水深的中國南海穩穩矗立,趕在臺風“楊柳”對作業造成影響前成功完成了作業。
(作者徐東升,中國石油大學(北京))
(編輯 李昕陽)