本文由中國海油特約製作
海洋
面積遼闊，物產豐富
蘊藏著這顆星球上超過
34%
的石油和天然氣
然而
這些油氣資源卻並非觸手可及
其中更有
44%
深埋於水深超過300米的
深海之下
在中國也同樣如此
尤其是在我國南海
在這片平均水深超過1000米的海域
55%
的油氣資源
都埋在深深的海底
（國際上劃分深水區的標準有＞300米、＞400米、＞500米等不同方案，本文採用＞300米的分級標準，其中水深在300米以內的海域為淺水，300-1500米為深水，大於1500米為超深水。下圖為中國海域地形圖，製圖@鄭藝/星球研究所）
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但是海洋環境
卻極其複雜、極其惡劣
水深每增加一米
資源開採難度將呈幾何級數增長
以致於在過去的漫長歲月中
面對近在家門口的寶藏
我們始終舉步維艱
直到近些年來
我們終於依靠自己的力量
相繼實現了
第一次深海勘探
第一次深海鑽井
更建成了第一座
水深達1500米的大氣田
正式開啟了中國海上油氣開採的
超深水時代
（請橫屏觀看，2021年6月，中國首個自營的1500米水深的天然氣田“深海一號”正式投產，畫面中的龐然大物為中國最大生產儲卸油平台，攝影師@韓慶）
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而放眼全國
我們的渤海、東海、南海之上
145個油氣田不分晝夜
將來自海洋深處的能源
源源不斷地送往全國
作業能力也從數十米
飛躍至3000米之多
為什麼
走向深海的道路會如此艱難？
我們又是如何做到的呢？
01 煉一雙“火眼金睛”
想要走向深海
我們首先必須知道
海底的油氣資源
究竟在哪裡
可是
深海之中如同一團迷霧
地層之下更是深不可測
除非擁有一雙
能夠穿透海水、穿透地層的
“火眼金睛”
（潿洲島鑲嵌在一望無垠的大海中，攝影師@陳肖）
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在陸地上
人們可以向地下發射人造聲波
通過接收和分析
不同地層的反射波
便能反推出地層的分布規律
從而推斷出油氣資源的分布
類似的探測方法
同樣適用於海上
只不過海上毫無立足之地
若要安放所有設備、人員
人們必須要有一艘特殊的
能夠進行物理勘探的大船
人稱物探船
（這種利用聲波等物理手段來研究地層信息的手段，稱為地球物理勘探，簡稱物探。人造聲波也稱為人造地震波，其勘探方式則被業內稱為地震勘探。海上地震勘探原理示意，請橫屏觀看，製圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）
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這種船最鮮明的特徵
就是尾部拖行的超長電纜
它們用於接收海底反射的聲波
相當於每一條電纜
都掃描了地層的一個切面
（單條電纜勘探示意，製圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）
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但僅憑一個切面
做出的判斷顯然不夠準確
倘若能同時掃描更多地層切面
並將它們拼合起來
一個三維地層模型
便躍然眼前
隱藏其中的油氣線索
也將一一顯現
（多條平行電纜勘探示意，製圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）
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這也意味著
當一艘船拖帶的電纜
長度越長、數量越多
一次掃過的面積就越大
若再有更快的航速以及超長的續航
掃描效率自然就越高
（請橫屏觀看，地震船以及拖拽的長長的電纜，攝影師@趙仲興）
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但要擁有這樣一艘物探船
卻並非易事
以致於在我國海上油氣開採的初期
人們只能用塑膠袋裝滿炸藥
來激發聲波
只能用膠布包裹電纜
甚至用氣球懸浮電纜
才好不容易將一艘舊船
改造成了簡陋的物探船
但自此以後
一場長達50多年的升級之路
拉開帷幕
從中外合建的
裝備4條6000米長電纜的
“東方明珠號”物探船
再到自行改裝的
裝備8條6000米長電纜的
“海洋石油719”物探船
最終
裝備12條8000米長電纜的
“海洋石油720”深水物探船
終於誕生
當其尾部電纜展開後
覆蓋的海域面積之大
甚至相當於1200多個標準足球場
（左邊小船正在為右邊大船提供物資補給，其中大船為物探船海洋石油720，攝影師@陳志瑋）
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不僅如此
其航行速度、續航里程
抗風浪以及破冰等能力
均大幅提升
不但可以抵抗南海的狂風巨浪
還可以馳騁於北極等極寒海域
因此它也一舉成為
亞洲最先進、作業能力最強的物探船
（請橫屏觀看，作業中的海洋石油720，注意圖中的電纜長度與船本身大小的對比，攝影師@陳志瑋）
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至此
一艘艘物探船
如同一雙雙“火眼金睛”
在中國各大海域往來穿行
由它們掃描收集的水下信息
經地質學家分析後
從中發現了眾多的油氣分布區域
但僅到這裡
我們依然無法走向深海
因為這些被探明的區域
究竟是否具有開採價值
只有真正將鑽井鑽入地層
才能一探究竟
然而
要從波濤滾滾的海面
將鑽井向下打入數千米深的海底
又談何容易？
02 造一座“海上堡壘”
要在海上打井
前提是我們必須造一座
“海上堡壘”
有了堡壘
裝備和人員才有立足之地
而堡壘越堅固
鑽井作業才能夠應對
海風、海浪、海流、海冰等
各種惡劣的海洋環境
（洶湧的海浪衝擊海岸，攝影師@胡穎）
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起初
人們利用鋼管
搭建從海上直插海底的導管架
其上再鋪設甲板、放置設備
固定式鑽井平台
便誕生了
（固定式鑽井平台示意，製圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）
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但這種“固定堡壘”
一經安裝便無法移動
對於需要重複使用的鑽井平台而言
實在沒有太多優勢
所以除了一些特定環境外
如今已幾乎銷聲匿跡
取而代之的是
一種“移動堡壘”
它由
一個平台、數條樁腿
以及特殊的升降裝置
組合而成
在升降裝置的作用下
平台和樁腿可以垂直升降
從而實現
固定時鑽井，浮動時轉移
這便是
自升式鑽井平台
（自升式鑽井平台示意，製圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）
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它憑藉
靈活移動、重複使用等優勢
很快便成為鑽井平台家族的
主角之一
（請橫屏觀看，在拖船的牽引下，自升式鑽井平台正在轉移位置，攝影師@王振宇）
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不過
這種堡壘也並非十全十美
其最大的弱點
便是高高豎立的樁腿
因為要適應更大的水深
樁腿的長度、尺寸、重量
必將不斷增大
平台結構也因此變得越發複雜
使其難以應對惡劣的海洋環境
所以
在目前中國建造的此類平台中
122米
已經達到其工作水深的極限
（“海洋石油944”自升式鑽井平台，其樁腿底部裝有特製的大“靴子”，能夠在鬆軟的海底區域“腳踏實地”，攝影師@王振宇）
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於是
一種更加靈活的“海上堡壘”
應運而生
它由上部平台、下部浮體
以及中間連線的立柱
三個部分組成
拖航時像一艘大船浮於海面
工作時由下部浮體充水下潛
故而得名
半潛式鑽井平台
（穩立於海浪中的半潛式鑽井平台，攝影師@鄭建富）
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這樣的半潛狀態
既可以讓平台的重心下移
保持平台垂直方向的穩定
平台四個角上安裝的錨鏈
又能保持前後左右的穩定
（半潛式鑽井平台示意，製圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）
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1978年
中國從挪威引進的
第一座半潛式鑽井平台
“南海2號”
最大作業水深就達到
200米
（南海2號，攝影師@宮瑞卿）
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而自2010年起
隨著技術的不斷突破
一眾中國自行建造的深水鑽井平台
紛紛登上歷史舞台
甚至一次又一次打破
工作水深的世界紀錄
從“創新號”半潛式鑽井平台的
750米
到“興旺號”半潛式鑽井平台的
1500米
（“興旺號”半潛式鑽井平台，攝影師@李佑坤）
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再到“海洋石油981”半潛式鑽井平台的
3000米
以及“藍鯨1號”半潛式鑽井平台的
3658米
（請橫屏觀看，多艘半潛式鑽井平台同框，攝影師@唐克/視覺中國）
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為了更好地適應深水環境
有的半潛式鑽井平台
不僅擁有巨大的錨鏈
還在平台下部加裝了
可以360°旋轉的大馬力推進器
再輔以衛星定位、氣象監測等
即使沒有錨鏈
依然可以在驚濤駭浪中穩如泰山
（待安裝的推進器，圖片來源@中國海油）
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例如作業水深達3000米的
“海洋石油981”
就可以在水深小於1500米時
使用錨鏈來穩定平台
水深大於1500米時
則啟用推進器
（拖航中的“海洋石油981”半潛式鑽井平台，攝影師@茅亞林）
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就這樣
茫茫海面之上
中國人終於建成了
一座座穩定而堅實的“海上堡壘”
巨型堡壘之上
井架豎立，鑽機轟鳴
（工人們正在下鑽作業，攝影師@王振宇）
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堡壘之下
半米粗的隔水鋼管直插海底
碩大的鑽頭
則沿著鋼管鑽入地下
最大深度超過15000米
（海洋石油981正在進行鑽井作業，白色管道為隔水管，鑽桿從隔水管中間直插海底，攝影師@趙亮）
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於是
在被探明的油氣區域內
經過一次次鑽井的驗證
包括中國最大的海上油田
蓬萊19-3
中國最大的海上氣田
崖城13-1
在內的數百個油氣田終於顯露真容
（中國海域主要油氣田分布示意，製圖@鄭藝/星球研究所）
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但是
這些“海上堡壘”
並無法實現持續不斷的油氣生產
完成鑽井後
它們便將前往新的油氣田
繼續自己的使命
因此
若要真正實現深海採油
我們還需要建造一座晝夜不休的
“海上工廠”
03 建一座“海上工廠”
這座“海上工廠”
是一個兼備油氣生產和加工
而且使用壽命長達數十年的
超級組合體
為此
無法重複使用
但卻能長期提供穩定支撐的導管架
重新進入人們的視線
和固定式鑽井平台類似
人們以導管架為基座
在上方安裝生產設備
便得到了一個固定式生產平台
（海上生產示意，製圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）
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而結構複雜、功能多樣
所需空間更大的加工環節
則被部署在陸地上
（海南南山陸地原油處理終端，攝影師@宮瑞卿）
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於是
海上生產、陸地加工
一座半海半陸的工廠
便誕生了
但這種“海上工廠”
對油氣田的要求相對較高
既要距離海岸不遠
又要面積大、產量高
海底還要適合鋪設管線
所以
要想走向深海
建造一種海上生產、海上加工的
全海式“海上工廠”
勢在必行
其中最關鍵的便是
實現海上加工
於是
人們將紛繁複雜的加工設備
緊湊地布局在一艘大船上
再加上自動化控制系統
以及船艙的儲存功能
一座化工廠便被巧妙地塞進了一艘船里
這便是生產儲油船
（英文簡稱FPSO）
（此設備全稱為浮式生產儲卸油裝置，國內稱之為生產儲油船，下圖為工作中的生產儲油船，請橫屏觀看，圖片來源@中國海油）
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有了它
海上油氣生產、匯集之後
便能直接在海上完成加工
而後再經由油輪送往陸地
（海上生產+海上加工模式，其中系泊塔結構在不同水深固定方式不同，淺水區多用導管架固定，而在深水區則用錨鏈固定，製圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）
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相比於半海半陸的工廠
這種海上生產、海上加工的全海式工廠
建造周期短、前期投資少
再加上它還可以重複使用
一經問世便風靡全球
也自1989年起
便逐漸成為我國海洋油氣開採中
套用最廣泛的模式之一
（圖中上方為生產儲油船，下方為油輪，油輪正在從生產儲油船中進行提油作業，攝影師@李雪松）
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其中渤海上的
渤中28-1油田
是我國最早採用這種模式的油田
而它配備的“渤海友誼號”
也是我國第一個自行建造的
生產儲油船
（生產儲油船上密集的管道系統，攝影師@秦宇）
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可即便套用廣泛
這種模式仍然無法實現深海開採
因為想要適應更大水深
支撐海上生產的導管架
必然也要增加高度、延長建造周期
同時安裝難度也會隨之增加
（請橫屏觀看，海洋油氣生產設備組成海面上的一道靚麗風景線，攝影師@宮瑞卿）
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這意味著
我們的生產方式
也必須再次升級
2020年
南海的流花16-2油田投產
其平均水深達到410米
但在茫茫海面之上
只見一艘巨大的生產儲油船
而固定的導管架不見了蹤影
這是如何做到的呢？
（請橫屏觀看，流花16-2油田的生產儲油船，攝影師@林川）
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當我們穿過水麵
就能找到問題的答案
此時你將看到的
是一張由縱橫交織的海底管網
組成的水下生產系統
再配合生產儲油船
一種
水下生產、海上加工的開採模式
“破水而出”
（水下生產+海上加工模式，製圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）
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而這樣的水下生產系統
不僅受天氣影響較小、可靠性強
若配合遠程控制系統
還可以降低成本、精簡人手
再加上可重複使用的生產儲油船
整體投資也大大減少
因此自然而然地
成為了水深超過300米時的“新寵”
可即便如此
生產儲油船畢竟是一艘船
船體有限的穩定性
並不能從容應對惡劣的深海環境
若要擁有更強大的穩定性
同時還可以重複使用
就必須建造
這樣一個龐然大物
（請橫屏觀看，巨大無比的半潛式生產儲卸油平台，圖片來源@中國海油）
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沒錯
這就是和半潛式鑽井平台一脈相承的
半潛式生產儲卸油平台
其生產時部分潛於水下
有利於增強穩定性
其最典型的代表便是
中國首個自主建造、運營的
全球首座10萬噸級深水半潛式生產儲卸油平台
深海一號
（請橫屏觀看，佇立於海面上的“深海一號”，圖片來源@中國海油）
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它的規模巨大
總高度達120米
相當於40層樓高
若從空中俯瞰
其面積相當於兩個標準足球場
最大排水量達11萬噸
相當於近2艘“山東艦”航母
而作業深度則達到1500米
（鳥瞰“深海一號”，攝影師@韓慶）
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它“待機時間”超長
即便面對高溫、高濕
高鹽霧、超強颱風的大南海
仍然可以連續工作30年
而不回塢檢修
最值得一提的是
它的立柱除了支撐平台外
還被開發成一個巨大油艙
其容量相當於10個標準游泳池
它也因此成為了
世界首個使用立柱儲油的半潛式平台
（正在安裝就位的深海一號，圖片來源@中國海油）
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2021年6月
這隻鋼鐵巨獸
在南海預定海域精準就位
再加上水下生產系統
以及往來穿梭的油輪
和直通陸地的海底管線
一套極為高效的開採模式
橫空出世
其生產的天然氣
從海底到千家萬戶只需耗時1天
每年可以向粵港澳大灣區
供氣30億立方米
相當於大灣區1/4的民生用氣需求
（深海一號開採模式，其中錨鏈長度一般是水深的3-5倍，故錨鏈在水下會更分散，圖中僅做示意，製圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）
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至此
用“火眼金睛”探路
用“海上堡壘”鑽井
用“海上工廠”生產
三大設施一一就位
終於讓中國人靠著自己的力量
一步步走向了深海
04 深海艦隊的誕生
當然
這還不是全部
除了物探船、鑽井平台、生產平台
這樣的核心力量
一支具備戰鬥力的“深海艦隊”
還必須包括鋪設海底管道的
鋪管船
（請橫屏觀看，並行的兩艘海底鋪管船，圖片來源@中國海油）
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搭建海上設備的
起重船
（世界最大單臂起重船“藍鯨號”正在吊裝作業，圖片來源@中國海油）
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拖引和補給物資的
工作船等
擁有不同本領的各種成員
（請橫屏觀看，三艘工作船正在拖引“深海一號”前進，如同一支海洋艦隊，圖片來源@中國海油）
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以及在這背後
數以萬計默默奉獻的
深海探索者
遠在數千公里之外的我們
遠在陸地之上的我們
也許永遠無法想像
他們是如何用微小的身軀
駕馭一個個鋼鐵巨獸
（導管架扶正作業現場，攝影師@張鵬）
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是如何在驚濤駭浪中
鑽出數千米深的油井
（鑽井工人正在海上安裝鑽井用的管線，攝影師@林俊西）
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又如何在一望無際的大海上
日復一日地堅守
（茫茫南海上屹立的生產平台，攝影師@姚術成）
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但這就是
這支深海艦隊的日常
正因如此
在我國對進口石油和天然氣的依賴
依然高達73%和43%的今天
海洋油氣的增產量占比
已經連續三年
達到全國增量的近80%
成為我國能源增長的新引擎
當然
未來的道路依然漫長
因為中國當前的海洋油氣產量
僅占全國油氣總產量的18%
距離30%的世界平均水平
仍有不小的差距
但也正因如此
我們才必須繼續走向深海
走向更廣闊的深海
（請橫屏觀看，中國海洋石油艦隊，圖中僅展示部分裝備，製圖@羅梓涵&鄭伯容/星球研究所）
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本文創作團隊
- 撰文：艾藍星
- 設計：羅梓涵&鄭伯容
- 圖片：感恩的心 地圖：鄭藝
- 審校：李雪梨 張威
- 封面攝影師：中國海油&王振宇
特別鳴謝
- 中國海油海洋工程高級工程師 馮加果
- 中海油服物探事業部裝備研發製造中心總工程師 阮福明
- 中國海油海洋石油981平台經理 王偉
專家審核
- 中國石油大學（華東）油氣儲運工程 蔣文明 副教授
- 中國石油大學（北京）流動保障研究組 康琦 博士
【說明】本文是基於中國海洋石油工業發展史，從海洋工程裝備的視角來回答“中國如何走向深海？”這個問題。而成立於1982年的中國海洋石油集團有限公司，作為中國海洋石油工業的主力軍，用40年時間走完了西方國家海洋石油工業100年的歷程，未來也將繼續參與世界海洋石油工業的角逐。
【參考文獻】
- [1] 邱中建等. 中國油氣勘探（第四卷 近海油氣區）[M]. 地質出版社, 1999.
- [2] 傅成玉. 當代中國海洋石油工業[M]. 當代中國出版社, 2008.
- [3] 秦文彩等. 中國海：世紀之旅[M]. 新華出版社, 2003.
- [4] 《奮進40年》創作組. 奮進40年[M]. 石油工業出版社, 2018.
- [5] 《中國海洋石油總公司志》編纂委員會. 中國海洋石油總公司志[M]. 改革出版社, 1999.
- [6] 《中國海洋石油物探》編寫組. 中國海洋石油物探[M]. 地質出版社, 2001.
- [7] 夏侯命勝, 李志雨, 王東,等. 物探船關鍵技術及發展趨勢[J]. 船舶工程, 2019.
- [8] 2019大型裝備性能手冊-移動平台、船舶及FPSO.
星球研究所
以地理的視角，探索極致世界
···THE END···
