大海上的“蓝鲸1号”平台

2017年5月18日，我国海域天然气水合物试采宣布成功，这标志我国取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新。本次试采中，“蓝鲸1号”深水钻井平台功不可没。

“蓝鲸1号”是什么？

“蓝鲸1号”钻井平台诞生于山东烟台，是由中集来福士海洋工程有限公司（以下简称“中集来福士”）自主设计建造的超深水半潜式钻井平台，是目前世界上最先进的钻井平台。

此次南海天然气水合物试采作业，是“蓝鲸1号”平台承担的首次钻采作业任务。试采工区在水深1200～1300米处，设计井深300～400米。对于这种程度的钻采作业而言， “蓝鲸1号”完全可以胜任。

那么，“蓝鲸1号”的优势在哪里？

一是体型大。“蓝鲸1号”平台排水量可达7万吨，与“辽宁”号航母满载排水量相当；长117米，宽92.7米，面积相当于一个标准足球场大小；高度达118米，相当于40层楼的高度。

二是性能强。“蓝鲸1号”平台最大作业水深可达3658米，最大钻井深度更是达到15240米，其中大钩钩载1250短吨，可变载荷1万吨。这是目前全球作业水深、钻井深度最深的半潜式钻井平台，适用于全球深海钻探作业。

三是效率高。“蓝鲸1号”装配了全球最先进的液压双钻塔和2个井口，两台钻机可在2个井口同时实现钻井、连接套管、下放防喷器等主副线作业，有效减少了钻井辅助时间，使深水钻井作业效率比传统的单井口作业平台提高30%。同时配备了全球领先的闭环动力系统，可比同类作业平台燃油消耗降低10%。

四是安全系数高。“蓝鲸1号”配备了主副两套15000psi压力级别的水下防喷器，每套防喷器配备三组剪切闸板，而剪切闸板是井喷控制的最后一道屏障。如此配置，大大提升了常规井下压力控制设备的能力，保证了试采作业安全。同时，该平台配备了世界上最先进的DP3动力定位系统，最精确的定位测量误差达到0.1米，通过8台全回转式6034马力的推进器实时定位，保证了作业期间平台在台风“苗柏”11级风力里保持“纹丝不动”。

与天然气水合物试采之约

中国地质调查局和中石油集团到国内运营深水钻井平台的企业进行了多次调研，最终“蓝鲸1号”凭借优越的装备性能、完全自主设计建造而入选为天然气水合物试采施工作业平台。

2016年8月，“蓝鲸1号”平台技术服务合同签订。此时，距天然气水合物试采预定开工时间不到7个月，而平台的建造进度刚刚达到90%左右。中集来福士将平台建造与水合物试采适应性改造同时进行，大大缩短了建造和改造工期，增加了平台调试时间，为平台的如期交付奠定了基础。

天然气水合物试采施工作业面临着新平台、新设备、新队伍和平台作业准备时间紧的几大挑战。试采指挥部高度重视，多次派技术人员驻厂调研、跟踪平台作业准备进度，参与工程总承包中国石油集团海洋工程有限公司与中集来福士“蓝鲸1号”平台项目推进会。试采指挥部在平台调试、海试测试、人员培训、第三方设备安装等关键阶段出谋划策，协调解决遇到的问题，共同推动平台于2017年2月13日如期交付。

台风中保障产气平稳

试采工程光荣而艰巨，工期极为紧张，挑战巨大。

3月6日，“蓝鲸1号”平台从烟台启航，自航奔赴南海工区。平台航行总行程约2263公里，共航行7.1天，平均航速达8.27节，动力功率仅占平台功率的70%左右，可见其动力能力强大，远超越同类的平台。

对南海海域来说，海上钻采作业最大挑战就是遇到台风。6月12日，“蓝鲸1号”平台正面迎来第一次台风——“苗柏”。试采现场指挥部与“蓝鲸1号”操船团队根据南海前期台风的特点，以及对当前平台动力系统和定位系统的能力评价，最终作出保持生产测试、原地抗击台风的决定，同时制定了详细的、可操作性强的应急解脱躲避台风的应急预案。

当日凌晨4点，“苗柏”转向风力突然由预测的9级加剧至11级，海况异常恶劣。但平台凭借强大的动力定位系统和经验丰富的操船队伍，保持在安全区域与暴风对抗，实测最大漂移距离不超过6.5米。在试采各参战单位的坚守下，南海天然气水合物试采的火焰在狂风暴雨中依旧燃烧。

7月9日，我国首次南海天然气水合物试采安全生产满60天后主动关井。此次试采，获得了持续产气时间最长、产气总量最大、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果，并创造了产气时长和总量的世界纪录，全面完成了试采预期目标。这也充分证实， “蓝鲸1号”平台凭借自身强大的功能，为我国首次海域天然气水合物试采工程的成功实施提供了坚实保障。

（作者系中国地质调查局水合物试采现场指挥部办公室工程组成员，《南海天然气水合物试采工程实施及关键技术》项目主要成员，主要从事钻井技术研究工作。）

近日，自然资源部中国地质调查局勘探技术研究所自主研发的6项地质钻探器具收到国家知识产权局授予的实用新型专利证书。

“一种钻井液强制冷却装置”（专利号：ZL201921198968.4）解决地热钻井、超深井钻井过程中井下超高温造成的钻井液循环温度超过井下工具的耐温极限的技术瓶颈，通过降低钻井液的入井温度，可有效降低钻井液循环温度，提高井下工具的工作寿命，是高温井安全、高效钻井的有效手段，也是钻井作业往更深发展的关键技术，可独立运行，不会影响常规钻井作业。

“一种高温硬岩提速钻具”（专利号：ZL201921187488.8）通过涡轮组带动冲击组件进行回转冲击，并将旋转冲击力传递到钻头，提高钻头的碎岩剪切效率，同时消除钻柱的粘滑振动，提高钻进效率。该钻具结构简单，不含电子元器件及橡胶等零部件，对深孔高温高压环境具有良好的适应性。

“一种地质钻探用的钻井液自动配浆装置”（专利号：ZL201920267338.1）结构简单，操作方便，能够根据所需钻井液的性能要求自动控制配浆罐进行配置，解决了现有技术每个环节须有大量专人盯岗，操作和管理极为不便，混合不均匀，配置比例不达标等问题。

“一种用于地质钻探岩心钻机的钻杆提引器”（专利号：ZL201921364860.8）是地质钻探领域使用的辅助工作装置之一，属于机械岩心钻探中具有较高安全可靠性的特殊部件。该设计结构简单、便于操作，相比现有提引器无需使用蘑菇头，简化了操作过程，提高了工作效率；相比动力头抬头回转式加接钻杆成本可大幅度降低。

“一种提高能量利用率的砧阀式液动潜孔锤”（专利号：ZL201921375448.6）可有效提高液动潜孔锤的能量利用率和输出冲击功，还可减少下活塞运动区积砂死角，有利于排除岩屑积渣、延长运动密封副寿命、减轻阻卡几率，消除或明显降低水垫效应。

“一种用于地质钻探装备的孔口密封装置”（专利号：ZL201921006126.4）可安装在不同规格钻机的孔口上，使用过程中可以根据钻杆直径、钻杆类型的不同更换卡瓦，起到可靠的密封效果。采用本装置可保持孔口操作环境干净，方便孔口操作人员工作，避免孔内岩粉、杂质等直接排出孔口，降低对周围环境产生污染。

截止目前，勘探技术所在2020年已获得10项国家实用新型专利，营造了技术创新的良好氛围，为转型升级提供了强力技术支撑。

近日，自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所依托地调项目自主研发的“一种绳索回转式保温保压取样钻具”获国家知识产权授权，专利号：ZL2017 1 0706079.3。该技术是中国地质调查局实施的2017年天然气水合物首次成功试采七项重大技术装备创新之一。

本发明针对我国海域天然气水合物储层地质特性及原位取样需求，研发了绳索回转式保温保压取样技术。该技术包括新型球阀保压、长程取样和新型压力补偿等装置及保温取样管，采用回转取样工艺，提升保压成功率，实现高效钻获原位水合物样品，打破了国外同类产品的技术垄断。