本文由 中国海油 特约制作
海洋
面积辽阔，物产丰富
蕴藏着这颗星球上超过
34%
的石油和天然气
然而
这些油气资源却并非触手可及
其中更有
44%
深埋于水深超过300米的
深海之下
在中国也同样如此
尤其是在我国南海
在这片平均水深超过1000米的海域
55%
的油气资源
都埋在深深的海底
（国际上划分深水区的标准有＞300米、＞400米、＞500米等不同方案，本文采用＞300米的分级标准，其中水深在300米以内的海域为浅水，300-1500米为深水，大于1500米为超深水。下图为中国海域地形图，制图@郑艺/星球研究所）
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但是海洋环境
却极其复杂、极其恶劣
水深每增加一米
资源开采难度将呈几何级数增长
以致于在过去的漫长岁月中
面对近在家门口的宝藏
我们始终举步维艰
直到近些年来
我们终于依靠自己的力量
相继实现了
第一次深海勘探
第一次深海钻井
更建成了第一座
水深达1500米的大气田
正式开启了中国海上油气开采的
超深水时代
（请横屏观看，2021年6月，中国首个自营的1500米水深的天然气田“深海一号”正式投产，画面中的庞然大物为中国最大生产储卸油平台，摄影师@韩庆）
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而放眼全国
我们的渤海、东海、南海之上
145个油气田不分昼夜
将来自海洋深处的能源
源源不断地送往全国
作业能力也从数十米
飞跃至3000米之多
为什么
走向深海的道路会如此艰难？
我们又是如何做到的呢？
想要走向深海
我们首先必须知道
海底的油气资源
究竟在哪里
可是
深海之中如同一团迷雾
地层之下更是深不可测
除非拥有一双
能够穿透海水、穿透地层的
“火眼金睛”
（涠洲岛镶嵌在一望无垠的大海中，摄影师@陈肖）
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在陆地上
人们可以向地下发射人造声波
通过接收和分析
不同地层的反射波
便能反推出地层的分布规律
从而推断出油气资源的分布
类似的探测方法
同样适用于海上
只不过海上毫无立足之地
若要安放所有设备、人员
人们必须要有一艘特殊的
能够进行物理勘探的大船
人称物探船
（这种利用声波等物理手段来研究地层信息的手段，称为地球物理勘探，简称物探。人造声波也称为人造地震波，其勘探方式则被业内称为地震勘探。海上地震勘探原理示意，请横屏观看，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所）
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这种船最鲜明的特征
就是尾部拖行的超长电缆
它们用于接收海底反射的声波
相当于每一条电缆
都扫描了地层的一个切面
（单条电缆勘探示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所）
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但仅凭一个切面
做出的判断显然不够准确
倘若能同时扫描更多地层切面
并将它们拼合起来
一个三维地层模型
便跃然眼前
隐藏其中的油气线索
也将一一显现
（多条平行电缆勘探示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所）
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这也意味着
当一艘船拖带的电缆
长度越长、数量越多
一次扫过的面积就越大
若再有更快的航速以及超长的续航
扫描效率自然就越高
（请横屏观看，地震船以及拖拽的长长的电缆，摄影师@赵仲兴）
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但要拥有这样一艘物探船
却并非易事
以致于在我国海上油气开采的初期
人们只能用塑料袋装满炸药
来激发声波
只能用胶布包裹电缆
甚至用气球悬浮电缆
才好不容易将一艘旧船
改造成了简陋的物探船
但自此以后
一场长达50多年的升级之路
拉开帷幕
从中外合建的
装备4条6000米长电缆的
“东方明珠号”物探船
再到自行改装的
装备8条6000米长电缆的
“海洋石油719”物探船
最终
装备12条8000米长电缆的
“海洋石油720”深水物探船
终于诞生
当其尾部电缆展开后
覆盖的海域面积之大
甚至相当于1200多个标准足球场
（左边小船正在为右边大船提供物资补给，其中大船为物探船海洋石油720，摄影师@陈志玮）
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不仅如此
其航行速度、续航里程
抗风浪以及破冰等能力
均大幅提升
不但可以抵抗南海的狂风巨浪
还可以驰骋于北极等极寒海域
因此它也一举成为
亚洲最先进、作业能力最强的物探船
（请横屏观看，作业中的海洋石油720，注意图中的电缆长度与船本身大小的对比，摄影师@陈志玮）
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至此
一艘艘物探船
如同一双双“火眼金睛”
在中国各大海域往来穿行
由它们扫描收集的水下信息
经地质学家分析后
从中发现了众多的油气分布区域
但仅到这里
我们依然无法走向深海
因为这些被探明的区域
究竟是否具有开采价值
只有真正将钻井钻入地层
才能一探究竟
然而
要从波涛滚滚的海面
将钻井向下打入数千米深的海底
又谈何容易？
要在海上打井
前提是我们必须造一座
“海上堡垒”
有了堡垒
装备和人员才有立足之地
而堡垒越坚固
钻井作业才能够应对
海风、海浪、海流、海冰等
各种恶劣的海洋环境
（汹涌的海浪冲击海岸，摄影师@胡颖）
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起初
人们利用钢管
搭建从海上直插海底的导管架
其上再铺设甲板、放置设备
固定式钻井平台
便诞生了
（固定式钻井平台示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所）
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但这种“固定堡垒”
一经安装便无法移动
对于需要重复使用的钻井平台而言
实在没有太多优势
所以除了一些特定环境外
如今已几乎销声匿迹
取而代之的是
一种“移动堡垒”
它由
一个平台、数条桩腿
以及特殊的升降装置
组合而成
在升降装置的作用下
平台和桩腿可以垂直升降
从而实现
固定时钻井，浮动时转移
这便是
自升式钻井平台
（自升式钻井平台示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所）
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它凭借
灵活移动、重复使用等优势
很快便成为钻井平台家族的
主角之一
（请横屏观看，在拖船的牵引下，自升式钻井平台正在转移位置，摄影师@王振宇）
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不过
这种堡垒也并非十全十美
其最大的弱点
便是高高竖立的桩腿
因为要适应更大的水深
桩腿的长度、尺寸、重量
必将不断增大
平台结构也因此变得越发复杂
使其难以应对恶劣的海洋环境
所以
在目前中国建造的此类平台中
122米
已经达到其工作水深的极限
（“海洋石油944”自升式钻井平台，其桩腿底部装有特制的大“靴子”，能够在松软的海底区域“脚踏实地”，摄影师@王振宇）
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于是
一种更加灵活的“海上堡垒”
应运而生
它由上部平台、下部浮体
以及中间连接的立柱
三个部分组成
拖航时像一艘大船浮于海面
工作时由下部浮体充水下潜
故而得名
半潜式钻井平台
（稳立于海浪中的半潜式钻井平台，摄影师@郑建富）
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这样的半潜状态
既可以让平台的重心下移
保持平台垂直方向的稳定
平台四个角上安装的锚链
又能保持前后左右的稳定
（半潜式钻井平台示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所）
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1978年
中国从挪威引进的
第一座半潜式钻井平台
“南海2号”
最大作业水深就达到
200米
（南海2号，摄影师@宫瑞卿）
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而自2010年起
随着技术的不断突破
一众中国自行建造的深水钻井平台
纷纷登上历史舞台
甚至一次又一次打破
工作水深的世界纪录
从“创新号”半潜式钻井平台的
750米
到“兴旺号”半潜式钻井平台的
1500米
（“兴旺号”半潜式钻井平台，摄影师@李佑坤）
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再到“海洋石油981”半潜式钻井平台的
3000米
以及“蓝鲸1号”半潜式钻井平台的
3658米
（请横屏观看，多艘半潜式钻井平台同框，摄影师@唐克/视觉中国）
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为了更好地适应深水环境
有的半潜式钻井平台
不仅拥有巨大的锚链
还在平台下部加装了
可以360°旋转的大马力推进器
再辅以卫星定位、气象监测等
即使没有锚链
依然可以在惊涛骇浪中稳如泰山
（待安装的推进器，图片来源@中国海油）
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例如作业水深达3000米的
“海洋石油981”
就可以在水深小于1500米时
使用锚链来稳定平台
水深大于1500米时
则启用推进器
（拖航中的“海洋石油981”半潜式钻井平台，摄影师@茅亚林）
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就这样
茫茫海面之上
中国人终于建成了
一座座稳定而坚实的“海上堡垒”
巨型堡垒之上
井架竖立，钻机轰鸣
（工人们正在下钻作业，摄影师@王振宇）
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堡垒之下
半米粗的隔水钢管直插海底
硕大的钻头
则沿着钢管钻入地下
最大深度超过15000米
（海洋石油981正在进行钻井作业，白色管道为隔水管，钻杆从隔水管中间直插海底，摄影师@赵亮）
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于是
在被探明的油气区域内
经过一次次钻井的验证
包括中国最大的海上油田
蓬莱19-3
中国最大的海上气田
崖城13-1
在内的数百个油气田终于显露真容
（中国海域主要油气田分布示意，制图@郑艺/星球研究所）
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但是
这些“海上堡垒”
并无法实现持续不断的油气生产
完成钻井后
它们便将前往新的油气田
继续自己的使命
因此
若要真正实现深海采油
我们还需要建造一座昼夜不休的
“海上工厂”
这座“海上工厂”
是一个兼备油气生产和加工
而且使用寿命长达数十年的
超级组合体
为此
无法重复使用
但却能长期提供稳定支撑的导管架
重新进入人们的视线
和固定式钻井平台类似
人们以导管架为基座
在上方安装生产设备
便得到了一个固定式生产平台
（海上生产示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所）
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而结构复杂、功能多样
所需空间更大的加工环节
则被部署在陆地上
（海南南山陆地原油处理终端，摄影师@宫瑞卿）
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于是
海上生产、陆地加工
一座半海半陆的工厂
便诞生了
但这种“海上工厂”
对油气田的要求相对较高
既要距离海岸不远
又要面积大、产量高
海底还要适合铺设管线
所以
要想走向深海
建造一种海上生产、海上加工的
全海式“海上工厂”
势在必行
其中最关键的便是
实现海上加工
于是
人们将纷繁复杂的加工设备
紧凑地布局在一艘大船上
再加上自动化控制系统
以及船舱的储存功能
一座化工厂便被巧妙地塞进了一艘船里
这便是生产储油船
（英文简称FPSO）
（此设备全称为浮式生产储卸油装置，国内称之为生产储油船，下图为工作中的生产储油船，请横屏观看，图片来源@中国海油）
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有了它
海上油气生产、汇集之后
便能直接在海上完成加工
而后再经由油轮送往陆地
（海上生产+海上加工模式，其中系泊塔结构在不同水深固定方式不同，浅水区多用导管架固定，而在深水区则用锚链固定，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所）
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相比于半海半陆的工厂
这种海上生产、海上加工的全海式工厂
建造周期短、前期投资少
再加上它还可以重复使用
一经问世便风靡全球
也自1989年起
便逐渐成为我国海洋油气开采中
应用最广泛的模式之一
（图中上方为生产储油船，下方为油轮，油轮正在从生产储油船中进行提油作业，摄影师@李雪松）
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其中渤海上的
渤中28-1油田
是我国最早采用这种模式的油田
而它配备的“渤海友谊号”
也是我国第一个自行建造的
生产储油船
（生产储油船上密集的管道系统，摄影师@秦宇）
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可即便应用广泛
这种模式仍然无法实现深海开采
因为想要适应更大水深
支撑海上生产的导管架
必然也要增加高度、延长建造周期
同时安装难度也会随之增加
（请横屏观看，海洋油气生产设备组成海面上的一道靓丽风景线，摄影师@宫瑞卿）
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这意味着
我们的生产方式
也必须再次升级
2020年
南海的流花16-2油田投产
其平均水深达到410米
但在茫茫海面之上
只见一艘巨大的生产储油船
而固定的导管架不见了踪影
这是如何做到的呢？
（请横屏观看，流花16-2油田的生产储油船，摄影师@林川）
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当我们穿过水面
就能找到问题的答案
此时你将看到的
是一张由纵横交织的海底管网
组成的水下生产系统
再配合生产储油船
一种
水下生产、海上加工的开采模式
“破水而出”
（水下生产+海上加工模式，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所）
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而这样的水下生产系统
不仅受天气影响较小、可靠性强
若配合远程控制系统
还可以降低成本、精简人手
再加上可重复使用的生产储油船
整体投资也大大减少
因此自然而然地
成为了水深超过300米时的“新宠”
可即便如此
生产储油船毕竟是一艘船
船体有限的稳定性
并不能从容应对恶劣的深海环境
若要拥有更强大的稳定性
同时还可以重复使用
就必须建造
这样一个庞然大物
（请横屏观看，巨大无比的半潜式生产储卸油平台，图片来源@中国海油）
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没错
这就是和半潜式钻井平台一脉相承的
半潜式生产储卸油平台
其生产时部分潜于水下
有利于增强稳定性
其最典型的代表便是
中国首个自主建造、运营的
全球首座10万吨级深水半潜式生产储卸油平台
深海一号
（请横屏观看，伫立于海面上的“深海一号”，图片来源@中国海油）
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它的规模巨大
总高度达120米
相当于40层楼高
若从空中俯瞰
其面积相当于两个标准足球场
最大排水量达11万吨
相当于近2艘“山东舰”航母
而作业深度则达到1500米
（鸟瞰“深海一号”，摄影师@韩庆）
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它“待机时间”超长
即便面对高温、高湿
高盐雾、超强台风的大南海
仍然可以连续工作30年
而不回坞检修
最值得一提的是
它的立柱除了支撑平台外
还被开发成一个巨大油舱
其容量相当于10个标准游泳池
它也因此成为了
世界首个使用立柱储油的半潜式平台
（正在安装就位的深海一号，图片来源@中国海油）
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2021年6月
这只钢铁巨兽
在南海预定海域精准就位
再加上水下生产系统
以及往来穿梭的油轮
和直通陆地的海底管线
一套极为高效的开采模式
横空出世
其生产的天然气
从海底到千家万户只需耗时1天
每年可以向粤港澳大湾区
供气30亿立方米
相当于大湾区1/4的民生用气需求
（深海一号开采模式，其中锚链长度一般是水深的3-5倍，故锚链在水下会更分散，图中仅做示意，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所）
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至此
用“火眼金睛”探路
用“海上堡垒”钻井
用“海上工厂”生产
三大设施一一就位
终于让中国人靠着自己的力量
一步步走向了深海
（请横屏观看，并行的两艘海底铺管船，图片来源@中国海油）
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搭建海上设备的
起重船
（世界最大单臂起重船“蓝鲸号”正在吊装作业，图片来源@中国海油）
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拖引和补给物资的
工作船等
拥有不同本领的各种成员
（请横屏观看，三艘工作船正在拖引“深海一号”前进，如同一支海洋舰队，图片来源@中国海油）
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远在数千公里之外的我们
远在陆地之上的我们
也许永远无法想象
他们是如何用微小的身躯
驾驭一个个钢铁巨兽
（导管架扶正作业现场，摄影师@张鹏）
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是如何在惊涛骇浪中
钻出数千米深的油井
（钻井工人正在海上安装钻井用的管线，摄影师@林俊西）
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又如何在一望无际的大海上
日复一日地坚守
（茫茫南海上屹立的生产平台，摄影师@姚术成）
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但这就是
这支深海舰队的日常
正因如此
在我国对进口石油和天然气的依赖
依然高达73%和43%的今天
海洋油气的增产量占比
已经连续三年
达到全国增量的近80%
成为我国能源增长的新引擎
当然
未来的道路依然漫长
因为中国当前的海洋油气产量
仅占全国油气总产量的18%
距离30%的世界平均水平
仍有不小的差距
但也正因如此
我们才必须继续走向深海
走向更广阔的深海
（请横屏观看，中国海洋石油舰队，图中仅展示部分装备，制图@罗梓涵&郑伯容/星球研究所）
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中国海油海洋工程高级工程师 冯加果
中海油服物探事业部装备研发制造中心总工程师 阮福明
中国海油海洋石油981平台经理 王伟