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研发海工装备利器 实现海洋强国梦想
2014-03-03 浏览次数:0
开发和利用海洋是我国自身发展的需要。古语云“工欲善其事,必先利其器”,要综合开发利用好海洋,就离不开装备的发展。
  
海洋工程装备概况及产业结构

    开发和利用海洋是我国自身发展的需要。古语云“工欲善其事,必先利其器”,要综合开发利用好海洋,就离不开装备的发展。
    海洋装备可大致分为以下几个方面:一是用于海洋油气和矿产资源开发的装备,二是利用海洋可再生能源的装备,三是利用海洋空间资源的装备,四是海水的淡化及利用海洋生物资源的装备,五是共性海洋基础设施。
    目前大家通常所说的海洋工程装备多指油气类装备。油气类装备主要包括勘探装备、钻井装备、生产与加工装备、运输装备、海岸工程船舶装备、水下装备与水下系统装备等等。从钻井装备来看,主要有海洋钻井平台等;从生产装备来讲,主要有半潜式升降平台等。此外还有海洋工程船、水下的作业设备等。
    谈及海洋工程装备的产业结构,从用户来看的话,则用户相对集中,其中石油公司占30%左右,钻探公司占60%左右。从海工装备的供应商来看,范围比较小,主要是工程的总承包商,如国外的一些大型承包商,国内的中海油、中石油等;此外还有装备的集成供应商,如国内的中船重工、海油工程、中远船务、中海工业等。
    从当前全球海工装备建造的格局来看,欧美是第一梯队,掌握设计的核心技术,以高端海工产品为主;韩国、新加坡是第二梯队,具备工程的总承包能力,正在向深水高技术装备领域发展;我国已经具备了一定的基础条件,但产品还属于中低端,高技术是我国的薄弱环节。
   就我国海工装备产业来看,目前产业布局已初步形成,但产品设计开发能力与国外差距较大,配套市场还被外国企业掌控。此外,目前我国的工程总包能力不足,且在高端海工装备设计建造领域基本还是空白。
    从我国海工装备业的总体布局来看,目前建造力量集中在沿海几大区域,如环渤海有海洋工程装备制造基地,长三角有一批船舶制造企业,珠三角有海洋工程装备制造基地,此外海南有海工装备制造基地,武汉有海工装备配套基地。
    从海洋工程装备制造技术的发展现状来看,目前欧美垄断了基本设计和关键技术,韩国、新加坡已形成先进制造技术,我国在中低端产品建造方面已具备一定技术积累,且海工船建造技术较成熟。具体来说,属于第一方阵的欧美已基本垄断了设计制造技术,如挪威、瑞典、荷兰、美国主要是在深水超深水技术及钻井平台、半潜平台等方面处于领先地位。从配套来看,也主要是美国、瑞士、德国在钻采、动力、电子等设备上处于垄断地位。
    位于第二方阵的韩国、新加坡已形成了先进的制造技术,如韩国在钻井船、浮式生产储油装置(FPSO)、液化天然气(LNG)市场上占据了较大的份额;新加坡则在自升式、半潜式平台和FPSO改装方面都具有较强的实力。

    我国海洋工程装备发展总体格局

    全球海工装备制造业,从钻井装备来看,自升式钻井平台已经向深水化方向发展;半潜式钻井平台目前的主流作业水深为3000米,钻深为l2000米,工作环境由常规海况向恶劣海况及极区严寒环境发展。钻井船目前已发展到作业水深3600米、钻深l2000米、配备DP3级动力定位系统的第七代钻井船。FPSO则集生产处理、储存外输及生活、动力供应于一体,多采用单点系泊,在浅水和深水中均有良好适应性,目前正向深水发展。Spar平台采用干式采油,活动性能好,作业水深可达3000米。张力腿(TLP)平台采用干式采油,运动性能好,作业水深在1500米以内,目前已发展到三代,全球TLP平台共25座,基本在美国墨西哥海域服役。TLP平台的技术难点主要是张力腿张力筋腱的设计与建造,目前掌握其核心技术的企业只有3家。
    就我国海洋工程装备技术的发展现状来看,目前我国在导管架、自升式、半潜式平台和FPSO、平台供应船等方面具备了一定的基础,主要是在自升式平台上形成了系列产品,如“海洋石油921”,其最大作业水深为60.96米,最大钻井深度为7000米,最大可变载荷2268吨。此外,“JU2000E”的最大作业水深是l22米,最大钻井深度超过l0000米,最大可变载荷6486吨。半潜式钻井平台“海洋石油981”的最大作业水深为3000米,最大钻井深度为10000米,动力定位系统为DP3级,该平台在1500米水深内可使用锚泊定位,最大可变载荷9000吨。此外我国的导管架技术发展较好,导管架平台最大重量达到32000吨,高度达210米,为亚洲第一。在FPSO领域,我国具有浅水FPSO船体和上部工艺处理模块的设计、建造能力,其最大载重量达30万吨。在海洋工程船方面,我国建造了铺管船“海洋石油201”,起重船“蓝鲸”号。
    能源利用装备的发展前景广阔,但目前其技术仍处于研究阶段。在这一领域,目前我国在利用潮汐能、波浪能方面已开展研发。
    而在深海资源探测开发装备方面,我国研制了最大下潜深度达7062米的“蛟龙”号,实现中国载人深潜技术的重大突破,最近研制的“潜龙”号则是无人无缆的潜器。

    海工技术未来发展趋势

    从海洋油气的开发趋势来看,海洋工程装备的作业环境将实现从浅海到深海,从近海到远海,从水面到水下的转变,从常规海域到极区;装备作业自身将呈现深水化、规模大型化、功能多元化、形式多样化的特点;并更加安全、环保、可靠;且在技术上实现多学科的技术融合。
    当前海洋工程装备的运营范围从浅水扩大到到深水到超深水,产品从固定平台拓展到到浮水设施和水下生产系统,其作业深水化的特点十分明显。在这方面,目前韩国正在研发的新一代钻井船,其作业水深超过3600米,钻井深度达到12000米,为第七代钻井船。
    在装备规模大型化方面,目前的FPSO船长可达330米,造价高达30亿美元;在功能多元化方面,浮式钻井生产储卸船、多功能平台供应船等功能复合型装备进一步拓展了海工装备的作业能力;在形式多样化方面,新型浮式平台的主体结构趋于交叉融合,进一步实现了性能优化,浮式LNG装备如浮式LNG生产储存装置(LNG-FPSO)、浮式LNG储存及再气化装置(LNG-FSRU)市场空前繁荣。
    此外,水下装备也实现了广泛应用,相关的重点设备包括脐带缆、水下控制系统、水下管汇、水下采油树、水下防喷器等。同时,浮式天然气液化生产储存装置(GTL-FPSO)、浮式液化天然气发电船(LNG-FPGU)等前瞻性浮式装备新概念不断涌现。其中GTL-FPSO是以较低成本将天然气转化为高质量、燃烧完全的油产品或化学品,目前韩国现代重工已进入GTL市场。
    其他前景看好的装备还包括极区海洋油气开发装备、海上机场、海上城市等大型水面水下综合设施、水下开采技术等。在综合利用海洋能源方面,目前对波浪能、潮汐能、温差能的利用还处于初步阶段,未来有望进一步发展;海上风电技术则正在快速发展。此外,还有一个值得关注的领域,就是海洋空间信息技术。
    总体而言,目前我国在海洋资源开发利用领域所做的工作有限,而未来市场对相关装备安全、环保方面的要求更高。这就给基础科研带来了更多的挑战,要求中国船舶行业在以下领域不断探索:新型海洋工程装备总体设计及性能分析技术,海洋工程装备总体及系统试验技术,深海设施结构动力响应及疲劳强度分析技术,深海平锚索、立管等柔性构件的动力特性分析技术,深海海洋工程安全性检测、检测与风险控制技术,深海设施长效防腐及防护技术、浮式结构物恶劣海况下安全性评估技术等等。
    建设海洋强国是中国人的梦想,实现强海梦更是造船人的光荣使命。为此,中国船舶行业要夯实基础,加强学科建设,大力培养有责任心、有创新能力的船舶与海洋工程人才;加强创新,加快发展海洋工程装备技术,为开发利用海洋提供有力支撑。
关键词:研发装备利器

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