黃健

我國(guó)從2005年開始了大規(guī)模的深水油氣開發(fā)技術(shù)與裝備研究，經(jīng)過“十一五”和“十二五”的發(fā)展，現(xiàn)已取得了明顯的進(jìn)步，很多技術(shù)與裝備可謂是從無到有。海洋石油開發(fā)包括結(jié)構(gòu)裝備支撐，機(jī)械裝備開采和加工石油及天然氣產(chǎn)品。海洋工程主要研究結(jié)構(gòu)裝備的設(shè)計(jì)、建造與安裝。

黃維平在海洋工程領(lǐng)域摸索了十余載，可以說對(duì)這個(gè)行業(yè)有比較深入的了解，以至于他可以很冷靜地審視我國(guó)在海洋工程領(lǐng)域的發(fā)展：成果很多，進(jìn)步很大，但問題同樣也存在。

自主研發(fā)是出路

目前，深水開發(fā)的模式有三種，剛性開發(fā)模式，柔性開發(fā)模式和混合開發(fā)模式。剛性開發(fā)模式也稱為干樹模式，由于可以在水面生產(chǎn)設(shè)施上直接進(jìn)行井下作業(yè)，因此，適合于任何形式的油藏和任何品質(zhì)的油氣田開發(fā)。其方便的修井特點(diǎn)用于稠油藏的開發(fā)是最經(jīng)濟(jì)的解決方案，而用于輕質(zhì)原油的開采或天然氣田的開發(fā)，則經(jīng)濟(jì)性不及柔性開發(fā)模式。剛性開發(fā)模式為單鉆井中心，其井位分布范圍可達(dá)5公里。

柔性開發(fā)模式也稱為濕樹模式，它需要租用專業(yè)的井下作業(yè)船來完成修井及增產(chǎn)作業(yè)，因此，適合于不需要頻繁修井的輕質(zhì)原油開采或天然氣田開發(fā)。而用于稠油藏的開發(fā)，其經(jīng)濟(jì)性不及剛性開發(fā)模式。柔性開發(fā)模式為多鉆井中心，其井位分布范圍可達(dá)15公里。

混合開發(fā)模式有多種剛-柔組合形式，如海底生產(chǎn)系統(tǒng)回接至剛性開發(fā)系統(tǒng)或井口平臺(tái)與柔性開發(fā)系統(tǒng)的水面生產(chǎn)設(shè)施組合。適合于剛性開發(fā)系統(tǒng)井位范圍之外的補(bǔ)井或大區(qū)塊與周邊小區(qū)塊的開發(fā)等。

由于新能源的開發(fā)利用尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用，石油作為主要能源仍然是一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈。全球大多數(shù)沿海產(chǎn)油國(guó)的陸地探明油氣資源已開采殆盡，尚無有工業(yè)開采價(jià)值的新發(fā)現(xiàn)，而海洋油氣特別是深水油氣發(fā)現(xiàn)卻屢屢見諸報(bào)端。據(jù)資料顯示，世界海洋石油資源量占全球石油資源總量的34%，約1000多億噸，其中已探明的儲(chǔ)量約為380億噸。目前，全球已有100多個(gè)國(guó)家在進(jìn)行海上石油勘探，其中，有50多個(gè)國(guó)家已開展了深水油氣勘探。我國(guó)也位居其中，南海的深水油氣儲(chǔ)量令世人矚目，也令一些國(guó)家垂涎三尺。已經(jīng)有我國(guó)的三大國(guó)有石油公司和受邀的國(guó)外石油公司在南海開展深水油氣勘探。

由于我國(guó)目前尚不能完全獨(dú)立自主地開發(fā)深水油氣田，為了保障能源安全和國(guó)家資源不被蠶食，我們只能采取與國(guó)外合作開發(fā)的方式來加速南海的深水油氣開發(fā)。殊不知，合作開發(fā)的代價(jià)是出讓部分油氣資源。這意味著我們用油氣資源換取了部分先進(jìn)技術(shù)，在新能源沒有完全取代傳統(tǒng)能源的條件下，油氣資源的不可再生性使得這個(gè)代價(jià)略顯昂貴。“所以，我國(guó)應(yīng)加快自主開發(fā)深水油氣田的步伐，盡早建立試驗(yàn)工程”，黃維平為我國(guó)的海洋工程獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。

黃維平從事的研究工作是深水油氣開發(fā)裝備中的結(jié)構(gòu)裝備，一次試驗(yàn)中的偶然發(fā)現(xiàn)，他將學(xué)術(shù)研究聚焦到了海洋工程渦激振動(dòng)與渦激運(yùn)動(dòng)。渦激振動(dòng)是個(gè)傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)問題，雖然已有比較成熟的理論和大量的研究成果，但深水油氣開發(fā)裝備的出現(xiàn)仍然使它應(yīng)對(duì)不暇。大長(zhǎng)細(xì)比的彈性結(jié)構(gòu)和剛性或彈性柱群的渦激振（蕩）動(dòng)都是傳統(tǒng)渦激振動(dòng)研究不曾涉及的范圍，其最大的區(qū)別在于流固耦合的強(qiáng)弱。經(jīng)過十余年的研究，特別是在美國(guó)Texas A&M大學(xué)一年的訪問研究，他已經(jīng)在該領(lǐng)域積累了豐富的研究經(jīng)驗(yàn)和可喜的研究成果，對(duì)海洋工程渦激振動(dòng)和渦激運(yùn)動(dòng)有了自己獨(dú)特的認(rèn)識(shí)和理解，提出了一些改進(jìn)的數(shù)學(xué)模型及相應(yīng)的計(jì)算方法，研發(fā)了一些試驗(yàn)裝置及相應(yīng)的試驗(yàn)方法。

創(chuàng)新研發(fā)是關(guān)鍵

油價(jià)的低迷放慢了深水油氣開發(fā)的步伐，海洋油氣開發(fā)特別是深水油氣的勘探開發(fā)進(jìn)入了寒冷的冬季，海洋工程也面臨嚴(yán)冬的考驗(yàn)。但從另一個(gè)角度來看低油價(jià)的影響，也許這給了我國(guó)海洋工程行業(yè)難得的發(fā)展機(jī)遇。工程項(xiàng)目的減少給了我們更多的研發(fā)時(shí)間，我們應(yīng)該借此契機(jī)加快深水油氣開發(fā)裝備的自主研發(fā)進(jìn)程。

黃維平通過不斷的研究積累，提出了創(chuàng)新研發(fā)深水浮式平臺(tái)與立管系統(tǒng)的思路——當(dāng)設(shè)計(jì)全新結(jié)構(gòu)或提高結(jié)構(gòu)性能較為困難時(shí)（現(xiàn)有的幾大類浮式平臺(tái)都已經(jīng)歷了兩個(gè)高油價(jià)時(shí)期的大密度、高強(qiáng)度的研發(fā)），可以從降低結(jié)構(gòu)或/和建造以及海上安裝成本出發(fā)來開發(fā)新結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到自主設(shè)計(jì)建造的目標(biāo)。降低結(jié)構(gòu)成本是通過優(yōu)化設(shè)計(jì)來降低結(jié)構(gòu)自身重量，從而提高結(jié)構(gòu)的承載比；降低建造成本則是通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)來簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的建造工藝，從而縮短建造周期；降低海上安裝成本主要是將上部組塊和下部殼體的集成規(guī)劃在碼頭完成，從而避免海上安裝時(shí)使用大型起重安裝船并縮短海上作業(yè)時(shí)間。正是基于這些理念，他提出了S-Spar、Tri-Truss Spar和S-Cell Spar三種新型Spar平臺(tái)以及新型延展式張力腿平臺(tái)（ETLP）的概念。

談起關(guān)于深水立管系統(tǒng)的研究，黃維平感觸頗深，這是他這些年來最難以割舍、也最引以為豪的情懷。2005年在美國(guó)第一次接觸深水立管時(shí)，對(duì)他來說還是一個(gè)全新的領(lǐng)域。經(jīng)過十年孜孜不倦的研究，如今已積累了豐富的研究經(jīng)驗(yàn)和豐厚的研究成果。特別是在深水立管力學(xué)與渦激振動(dòng)兩個(gè)領(lǐng)域，花費(fèi)了他太多的精力和智慧。在已經(jīng)獲得的31項(xiàng)發(fā)明專利中，有近2/3是這兩個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新成果。他把這些歸功于這個(gè)時(shí)代——深水油氣開發(fā)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，創(chuàng)新的靈感來自于深水油氣開發(fā)，創(chuàng)新的成果依托先進(jìn)的計(jì)算機(jī)及其計(jì)算技術(shù)。

對(duì)這些創(chuàng)新性的研究成果，黃維平和他的團(tuán)隊(duì)采取了謹(jǐn)慎的態(tài)度持續(xù)地進(jìn)行理論和試驗(yàn)驗(yàn)證，以確保研究成果經(jīng)得住時(shí)間的考驗(yàn)，保證專利的真實(shí)可靠性。提到專利，他認(rèn)為這是影響我國(guó)自主開發(fā)深水油氣田以及深水油氣開發(fā)裝備發(fā)展道路上的一個(gè)不利因素。要規(guī)避專利的封鎖，創(chuàng)新是關(guān)鍵，特別是結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，它可以帶動(dòng)其它裝備技術(shù)的發(fā)展。

經(jīng)過“十一五”和“十二五”的研究，我國(guó)的深水油氣裝備理論和技術(shù)都有了快速的發(fā)展，出現(xiàn)了一批創(chuàng)新性的成果。在新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面提出了一些擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的結(jié)構(gòu)形式，并得到國(guó)家專利的保護(hù)。但由于海洋工程投資大、風(fēng)險(xiǎn)高，且我國(guó)的深水油氣開發(fā)項(xiàng)目較少，因此，這些成果仍禁足于試驗(yàn)室中。對(duì)此，黃維平建議“適時(shí)建立深水油氣開發(fā)裝備的試驗(yàn)工程，以盡快完成我國(guó)深水油氣開發(fā)裝備從試驗(yàn)室到實(shí)際工程的跨越”。endprint

傳承星星之火

生于上世紀(jì)50年代的黃維平，經(jīng)歷了那個(gè)特殊年代的動(dòng)蕩與不安。在煉油廠當(dāng)工人的他始終沒有放棄對(duì)知識(shí)的追求，但一直沒有得到深造的機(jī)會(huì)。直到1977年恢復(fù)高考，使他的人生軌跡從此發(fā)生了轉(zhuǎn)變。每當(dāng)談到自己的求學(xué)經(jīng)歷，他總是十分感激改革開放給他帶來的機(jī)遇。

在大慶石油學(xué)院，也就是現(xiàn)在的東北石油大學(xué)，黃維平完成了石油礦場(chǎng)機(jī)械專業(yè)的本科學(xué)業(yè)，畢業(yè)后回到了他熟悉的煉油廠。在設(shè)備研究的工作中，他深感知識(shí)的不足而產(chǎn)生了繼續(xù)深造的愿望。四年后，他順利考取了大連理工大學(xué)工程力學(xué)專業(yè)研究生，畢業(yè)后留校工作，并完成了結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的博士研究生學(xué)習(xí)，隨后進(jìn)入西南交通大學(xué)從事博士后研究。

一個(gè)時(shí)代造就一代人，由于經(jīng)歷和年齡的關(guān)系，黃維平總是十分珍惜每一個(gè)來之不易的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。盡管在同學(xué)中始終是年長(zhǎng)者，但不甘落后的精神使他的學(xué)習(xí)勁頭毫不落后于年輕人。也正是他的豐富閱歷使他能夠在面對(duì)就業(yè)選擇時(shí)比較從容，本是力學(xué)專業(yè)的他卻從事了看似毫不相關(guān)的海洋工程工作，對(duì)此他只用“結(jié)構(gòu)本身是相通的，只是荷載和用途不一樣”一句話帶過，可見他的實(shí)力和自信是成正比的。因?yàn)閷?duì)他來說，只要基礎(chǔ)扎實(shí)，觸類旁通便不是問題。如今在電話那端回憶當(dāng)年點(diǎn)點(diǎn)滴滴的他，不禁感嘆道“本科的石油專業(yè)背景給了我科研和教學(xué)的知識(shí)支撐，研究生的力學(xué)和結(jié)構(gòu)專業(yè)基礎(chǔ)給了我科研和教學(xué)的理論支撐，使我能夠在海洋工程領(lǐng)域游刃有余；而中國(guó)海洋大學(xué)給了我施展才能的舞臺(tái)，我深深地感謝這些培養(yǎng)和支持我的母校！”

就這樣，黃維平在海洋工程領(lǐng)域沉浸了十余載。除了正常的本科和研究生教學(xué)與科研工作外，他還培養(yǎng)了50余名研究生。下一代象征著希望，他們肩負(fù)了發(fā)展我國(guó)海洋工程事業(yè)的重任，身為傳道授業(yè)解惑者的他也深感身上的責(zé)任和壓力。也正是這份期盼，使他在學(xué)術(shù)上對(duì)學(xué)生嚴(yán)格要求、悉心指導(dǎo)、耐心解疑；在生活上體貼關(guān)心，使學(xué)生能夠集中精力做研究。他最喜歡的學(xué)生是能夠在學(xué)術(shù)討論中反駁自己的學(xué)生，因?yàn)椋@能夠激發(fā)他深入地思考。黃維平最想對(duì)學(xué)生說的一句話就是“不要只學(xué)習(xí)知識(shí)，要培養(yǎng)運(yùn)用掌握的知識(shí)認(rèn)知和解決工程問題的能力，這才能稱得上是合格的學(xué)生”，“當(dāng)然，這個(gè)要求對(duì)學(xué)生來說比較高，也并不容易。”他打趣地說。無論如何，培養(yǎng)起新一代可以支撐起海洋工程事業(yè)的接班人是不易的，任重而道遠(yuǎn)。

即將邁入順耳之年，黃維平希望在退休之前，能夠最大限度地發(fā)揮自己的光和熱。他認(rèn)為深水立管動(dòng)力學(xué)問題中還有兩個(gè)問題——內(nèi)流的影響與幾何剛度計(jì)算的張力取值沒有很好地解決，由于初步的研究結(jié)果與已有的結(jié)論不一致，甚至相悖，因此，必須有充分的理論和試驗(yàn)數(shù)據(jù)來證明他的正確性。十幾年來，他始終沒有放棄對(duì)這兩個(gè)問題的研究與探索，并希望在退休前能夠有所收獲。盡管此項(xiàng)研究是對(duì)已有研究結(jié)論的質(zhì)疑，甚至是顛覆，但對(duì)科學(xué)的追求使他欲罷不能。對(duì)此，也曾有專家善意地提醒他謹(jǐn)慎從事，他接受了專家的建議，選擇做更深入的研究，而不是草率地發(fā)表初步的研究成果。

為海洋工程把脈，問題很多，差距很大，但我們也不應(yīng)氣餒而停滯，路在腳下，找準(zhǔn)目標(biāo)，選對(duì)方法，繼續(xù)努力拼搏是海工人要做的事。時(shí)間在流逝，一代人老去，新一代人成長(zhǎng)起來，技術(shù)、方法或許早已更新，但不變的是精神，是海工人堅(jiān)持不懈、奮勇向前的精神，它不會(huì)隨著時(shí)光的消失而漸漸淡化，相反，它會(huì)不斷地傳承下去，愈久彌新。endprint