由胜利石油工程公司牵头立项的集团公司重点科技攻关项目“桁架桩腿自升式平台关键技术研究”获中国石化2019年科技进步一等奖。该技术为国产海洋装备的腾飞提供了强大技术支撑。自主设计制造的桁架桩腿自升式平台作业水深从60米增加到90米，实现了国产钻井平台从浅海到中深海的挺进。

　　2月18日，北京，中国石化2019年科技进步工作会议上，胜利石油工程公司牵头立项的集团公司重点科技攻关项目“桁架桩腿自升式平台关键技术研究”获科技进步一等奖。

　　台下掌声雷动，台上手捧奖牌的胜利石油工程公司钻井院副院长张士华感慨万千。这一刻，这个一挑七年的担子在掌声中轻轻卸落肩头，却向世界发出了强音：中国无法自主设计桁架桩腿自升式平台的日子结束了。

　　50年差距奋起直追

　　不能让这个短板把国产自升式平台困在渤海湾里

　　由浅海挺进中深海是海洋油气工程发展的必然趋势。然而，当传统的圆柱形桩腿平台来到60米水深时，却再也无法向前一步。受结构型式、环境条件、经济性等综合因素影响，60米水深成了圆柱形桩腿跨不过去的技术短板。

　　这个短板，把国产自升式平台困在了浅浅的渤海湾里。

　　2012年，时任胜利石油工程公司钻井院院长的韩来聚提出，必须走出一条桁架桩腿自升式平台自主设计之路。这不仅是服务国家能源战略的国企使命，更是追赶世界一流的初心所在。

　　中国石化科技部当年拍板立项。众所周知，桁架结构能够充分发挥杆件支撑作用，广泛应用于房屋和桥梁工程。桁架桩腿包括齿条板、垂向主弦杆和水平、斜向的支撑杆等构件，采用高强度钢焊接而成，其结构重量较轻，强度和刚度较大，而受到的波流载荷较小，能够有效抵抗海洋环境外力作用，是替代圆柱形桩腿的不二选择。

　　而此时，欧美海洋大国研发设计桁架桩腿自升式平台的历史已长达半个多世纪。他们早已成熟跨入500英尺海域，作业最深纪录达到168米。

　　“给平台换腿不是想象中拿来换上那么简单。”胜利石油工程公司钻井院海洋工程首席专家田海庆打了一个比方，“这和做肢体移植手术一样，如果神经不活，人就站不起来，即便站起来也不稳当。”换句话说，桩腿与平台是一个整体，要让桩腿适应平台，在各种作业工况下保证平台各项性能最优，必须有大量的科学实验、分析计算和设计优化作为支撑。

　　50年的差距不可能一朝抹平，胜利石油工程公司曾经打算先购买一座桁架桩腿自升式平台，但动辄十亿人民币上下的费用着实令人咋舌。然而，比买不起还要残酷的是用不起。

　　由于国外设计的平台是专为国外设备量身打造的，在使用过程中，后期维护成本高昂，如果更换国产设备和更改平台布局，会改变平台原有性能，需要重新进行设计分析计算。国外设计公司对国产装备不熟，不负责修改设计，即便花大价钱说服对方，也买不来核心技术。

　　落后就要挨宰，这是千古不变的真谛。在对世界主流桁架桩腿自升式钻井平台主尺度、作业水深、可变载荷、钻井能力等主要参数进行详细调研与分析后，一个清晰的小目标就此展现在胜利石油工程公司面前——自主设计制造300英尺桁架桩腿自升式平台，让国产装备冲出渤海湾。

　　从零做起赶超一流

　　海洋平台设计是一项复杂的系统工程，需要十几个专业的通力合作。来自不同专业领域的科研设计人员，夜以继日追赶世界一流

　　奋斗过的人最懂得，每一项成绩取得的背后，都是不登绝顶誓不休的决心。

　　胜利石油工程公司钻井院是国内最早研发自升式平台的科研院所之一，这里曾经诞生了我国第一座坐底式钻井平台“胜利一号”和世界上第一艘能在滩海步行的钻井船“胜利二号”，以及众多冠以国内首个、第一的开创性设计。

　　这一次，首个国产桁架桩腿自升式平台将命名为“新胜利五”。

　　“成败的关键在于细节。”胜利石油工程公司钻井院海洋所所长樊敦秋说，“我们庆幸是从零做起，只有这样，才能把每一个关键技术牢牢掌握在自己手中，让‘新胜利五’平台成为国产海洋装备新的高点。”

　　桁架式桩腿是自升式钻井平台最关键的构件，是技术攻关的难点和重点。研发团队针对K型、X型、逆K型等不同桩腿结构型式，进行了大量的水池模型实验，从环境载荷最基础的要素出发，创新实现多变量并行运算求解水动力系数，结果范围更精确，突破了采用规范经验值的常规做法。针对桩腿关键敏感设计参数，采用分层拓扑分析方法，为桩腿选型、参数确定提供高效技术分析手段。

　　经过实验与优化分析，“新胜利五”平台确定采用“逆K型”桁架桩腿结构，有效提高了桩腿钢材的利用率。对比国外300英尺同类型平台桩腿结构，在同等强度条件下，同类型平台中，国产桁架桩腿重量应力比更优。

　　平台重量和建造价格息息相关。为了节约建造成本，在优化设计中，设计人员采用模块化设计理念，减少钻机、固控、配电等设备重量，并依据船体受力特点，合理划分构件类型，选用不同等级的高强度钢，以及大量使用轻型材料，使船体重量减轻了约15%。

　　海洋平台设计是一项复杂的系统工程，需要多个专业通力合作。“新胜利五”平台涉及总体、结构、舾装、轮机、电气、仪表、通讯、钻井工艺、通风、安全等十几个专业，研发设计团队从最初方案研究的20余人逐渐扩充到展开设计时的50多人。来自不同专业领域的科研、设计人员相互配合，夜以继日地追赶世界一流，每一次优化升级都让人更加坚信，离国产桁架桩腿自升式平台诞生的日子更近了。

　　2015年，“新胜利五”平台相继完成了基础研究和优化设计，提交中国和美国船级社审查，这是国产桁架桩腿自升式平台设计图纸第一次出现在审查人员面前。对比国外的设计，“新胜利五”平台的桩腿似乎有些偏弱。

　　“它能经受得住海上风浪的考验吗?”带着疑问，审查人员进行了严密的测算，最终给出了这样的结论：“这是国产海洋装备的骄傲!了不起!

　　从60米到90米

　　破解了300英尺桁架桩腿自升式平台的设计方法，继续研发400英尺、500英尺钻井平台就不再是梦

　　“新胜利五”平台形成了平台总体性能、桁架桩腿、高负载悬臂梁、地基适应性和生产安全环保等关键分析和设计技术，获授权发明专利2件，实用新型专利6件，公开发表论文7篇，其设计图纸通过中国船级社和美国船级社审查。接下来，立即进入紧锣密鼓的建造阶段。

　　2017年9月，在设计、建造、检验、用户等各方通力合作下，“新胜利五”平台顺利竣工并取得CCS/ABS双船级。在震天的锣鼓和鞭炮声中，这座长64米、宽62米，腿高127米的钻井平台披红挂彩地驶向海上油区。

　　“新胜利五”平台最大钻井能力 9144米，一次就位钻井数量54口，是胜利工程公司目前建造尺寸最大、配套最先进、自动化水平最高的海上“井工厂”，建造费用较国际同期价格节支1.39亿元。

　　中国石化集团公司董事长戴厚良说：“关键核心技术要不来、买不来、讨不来。”这同样是每一名研发人员的心声，要想不被人卡脖子，唯有依靠自己的双手和智慧。

　　在每一名研发人员的眼中，“新胜利五”不仅仅是一座钢铁平台那么简单，而是由海量数据堆叠起来的庞然大物。它作为装备国产化自升式平台2.0解决方案，代表着中国海洋石油工业从此冲出渤海，迈向黄海、东海、南海……

　　从60米到90米，这是“新胜利五”平台的一小步，却是国产海洋装备腾飞的一大步。国产海洋装备先后经历了坐底式、步行坐底式、圆柱桩腿式、桁架桩腿式发展阶段，就像一个婴儿从会坐到会爬，再从会走到成人的成长过程，这是一代又一代科研人员矢志不渝的结果。

　　田海庆说：“破解了300英尺桁架桩腿自升式平台的设计方法，继续研发400英尺、500英尺钻井平台就不再是梦。”

　　“它甚至不必是钻井平台。”张士华说，“我们一旦掌握了建造桁架桩腿自升式平台的核心技术，转型制造中深海域采油平台、风电安装平台、工程支持平台、海洋牧场平台等都只是隔了一层窗户纸而已。”