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2020年，在海底開(kāi)采石油和天然氣的自給自足型工廠(chǎng)將投入運行。西門(mén)子的電網(wǎng)將為其供電。

Jan Erik Lystad說(shuō)，他并不擔心壓力問(wèn)題?，F年60歲的Lystad是挪威人，作為一名工程師，他已在西門(mén)子工作了12年。他說(shuō)話(huà)時(shí)的那副神情，讓人一看就不由得信服。他身穿一件藍格子法蘭絨襯衫和牛仔褲，站在那兒，雙手插在褲袋里，仿佛什么事都難不倒他的樣子。Lystad這輩子都沒(méi)離開(kāi)過(guò)特隆赫姆，他在這里念大學(xué)，在這里養育子女。Lystad身上有股與這座風(fēng)景如畫(huà)的小城相通的氣質(zhì)。在這座僅有18萬(wàn)居民的小城里，處理違章停車(chē)的女騎著(zhù)自行車(chē)沿街巡邏，一切看上去都有條不紊。然而，特隆赫姆恬靜的表面背后，隱藏著(zhù)一座迸發(fā)了無(wú)數奇思妙想和創(chuàng )新的火山，像Lystad這樣的科學(xué)家、數十所研究機構和位于特隆赫姆的挪威科技大學(xué)數以千計的莘莘學(xué)子，便是其中沸騰的巖漿。引爆這座火山的震中，往往是距特隆赫姆市中心僅幾公里的西門(mén)子Bratsbergveien研究中心。2012年，西門(mén)子Bratsbergveien研究中心的研究人員開(kāi)發(fā)了艘電動(dòng)渡輪?，F在，另一次噴發(fā)即將來(lái)臨，因為L(cháng)ystad的實(shí)驗室正在名副其實(shí)的“高壓”下工作。

他說(shuō)：“我們有一間專(zhuān)門(mén)用于‘折磨’各種技術(shù)組件的測試室。我們將部件置于巨大的壓力之下。這項技術(shù)必須能承受高達460巴的壓力。海平面以下4600米的地方的水壓就是這么高。”然而，Lystad的這間的“折磨室”并不是什么了不得的創(chuàng )舉。實(shí)驗室里，10位工程師正在對各種供電網(wǎng)絡(luò )組件進(jìn)行測試。由這些組件構成的電網(wǎng)將向未來(lái)的海底工廠(chǎng)輸送電力。從2020年開(kāi)始，挪威能源企業(yè)Statoil公司計劃采用這樣的自給自足型工廠(chǎng)，在海底開(kāi)采石油和天然氣。

西門(mén)子解決方案將為泵機和壓縮機供應電力。到那時(shí)，各網(wǎng)絡(luò )組件將不得不證明，它們能夠承受至少3000米深海底的條件。這是一項嚴峻的挑戰，因為在如此之深的海底，網(wǎng)絡(luò )組件要在無(wú)邊無(wú)盡的黑暗中承受每平方厘米300公斤的壓力，而在這方面，研究人員沒(méi)有任何經(jīng)驗可談。Lystad指出，“變壓器、變頻器和開(kāi)關(guān)等組件必須在這樣的環(huán)境里始終保持正常運行。更重要的是，它們必須在長(cháng)達30年的時(shí)間內保證*，因為到海底對這些組件進(jìn)行維修是極其困難的。只有在能夠提供可靠的電力供應時(shí)，才能把現在的開(kāi)采平臺轉移到海底。”

一臺變壓器已順利通過(guò)淺水測試。在此之前，其組件均在壓力罐中進(jìn)行測試（下圖）。

在海底工作。這種配備自有電源系統的自給自足型海底工廠(chǎng)尚未問(wèn)世。不過(guò)，已經(jīng)有少數設施可在海底工作，它們與浮式平臺相連接，必須通過(guò)數十條電纜單獨為其輸送電力。此外，這些設施從海底開(kāi)采的石油和天然氣仍需由海面上的浮式設施進(jìn)行加工。目前，海底系統僅可在淺水區工作，并且成本不菲，十分復雜。因此，如今海上生產(chǎn)的石油和天然氣大多數都是由傳統生產(chǎn)平臺開(kāi)采的，只有一小部分是直接在海底開(kāi)采的。Lystad認為，這個(gè)比例以后會(huì )顛倒過(guò)來(lái)。他說(shuō)：“在海底深處和北極地帶等開(kāi)采過(guò)去從未開(kāi)發(fā)過(guò)的油氣藏是大勢所趨。但采用傳統技術(shù)很難觸及這些地方。”因此，在這些區域，自給自足型水下工廠(chǎng)不失為明智之選。Lystad解釋道，“盡管相比于海面條件，海底條件非常，但海底條件也很穩定。在海底，水溫常年保持在4℃左右，既不會(huì )發(fā)生風(fēng)暴，也沒(méi)有冰山。因此，深海設施比常規系統的故障率低得多，也更加經(jīng)濟劃算。”它們與海面的聯(lián)系是一條電力電纜和一根管道，只要這些海底設施距離海岸不太遠，這些電力電纜和管道就能連接至陸地系統。適于在深海工作的電源系統也能提升海底設施的生產(chǎn)能力，比如，它能確保更多泵機持續運行。Lystad說(shuō)：“拜這項新技術(shù)所賜，我們可將海底油氣藏的采收率提高至60%左右，而利用現有的海底技術(shù)，采收率多不超過(guò)40%。”

“折磨室”里傳來(lái)低沉的嗡嗡聲。地板上井然有序地鋪放著(zhù)電纜和接頭。研究人員在這座嶄新的“壓力測試實(shí)驗室”里開(kāi)展研究工作已有大約一年時(shí)間；過(guò)去，這棟建筑物曾是一座電熱采暖系統工廠(chǎng)。戴好護目鏡，Lystad緩步穿過(guò)走廊。他身旁是一排采用加固型混凝土建成的測試室。這樣的測試室一共有19間，其中每間都有一扇藍色的金屬門(mén)。每扇門(mén)上都懸掛著(zhù)一臺便攜式電腦，屏幕上顯示了各種圖表和數據。透過(guò)一扇開(kāi)著(zhù)的門(mén)，可以看到一個(gè)銀色的圓筒位于測試室中部。幾條電纜從這個(gè)長(cháng)約兩米的管狀圓筒兩端伸出。Lystad一邊敲擊其中一個(gè)圓筒，一邊說(shuō)道，“這些是我們的壓力罐。每個(gè)圓筒都是由重達150公斤的金屬制成。如果我們想要測試某個(gè)組件，我們就將之放到這種圓筒中。然后，在圓筒中灌滿(mǎn)油并將之密閉。這樣一來(lái)，圓筒內部壓力將升高至460巴。”

在3000米深的海底，組件必須能夠承受每平方厘米300公斤的壓力。

Lystad透露，油的作用是讓這種巨大的壓力在筒內均勻分布。他說(shuō)：“在實(shí)際將電網(wǎng)組件安裝到海底之前，將在其整個(gè)外殼內灌滿(mǎn)油。這樣，相比于常規充氣式容器，我們的系統更加小巧。更重要的是，我們不再需要復雜的散熱系統，因為油能夠消散熱量。”Lystad走了三步，來(lái)到測試室的另一頭。他說(shuō)：“圓筒周?chē)男】帐沂菑捻敳块_(kāi)口的，能夠起到安全屏障的作用。如果壓力測試期間發(fā)生任何差錯，圓筒可通過(guò)這個(gè)頂部開(kāi)孔釋放壓力，被測部件則飛快地打到內壁上。”

晶體管、接頭及其他組件均在圓筒內部持續運行長(cháng)達6個(gè)月時(shí)間，備受“折磨”。工程師不僅要查驗這些組件能否經(jīng)受住這樣的高壓，始終保持正常功能；他們還想查明這些部件在經(jīng)過(guò)20年的工作之后，是否會(huì )被用壞。為了進(jìn)行這樣的耐用性測試，工程師為圓筒配備了一個(gè)加熱回路，以保持95℃的恒溫，從而模擬老化過(guò)程。當西門(mén)子專(zhuān)家“折磨”完這些組件之后，他們將從壓力罐中取出部件并清除其上殘余的油——過(guò)濾后，這些油將被重復使用。Lystad說(shuō)：“然后，我們將進(jìn)行機械檢查?；旧?，我們的檢查是將組件拆開(kāi)，并查看是否有細微的裂縫或變形。”直到檢查員憑其訓練有素的火眼金睛也找不出任何缺陷時(shí)，這項技術(shù)才能被視為適于在海底深處使用。然而，Lystad指出，部件并不總是能達到標準。“找到能夠承受這樣的條件的組件是一項艱巨的挑戰，因為沒(méi)有哪家制造商提供專(zhuān)門(mén)針對如此之深的海底而設計的產(chǎn)品。我們不斷進(jìn)入未知領(lǐng)域。”

西門(mén)子研究人員正在位于挪威特隆赫姆的壓力測試實(shí)驗室對開(kāi)關(guān)組件（上圖）等深海電網(wǎng)組件進(jìn)行測試。

無(wú)邊無(wú)盡的黑暗。當所有部件都順利通過(guò)測試之后，將把這些部件裝配成網(wǎng)絡(luò )組件，并利用螺絲將之牢牢地固定到一個(gè)平臺上——這個(gè)平臺四周包裹著(zhù)一層鋅板，以防止含鹽水造成腐蝕。后，工程師將把系統裝到一個(gè)機殼內。他們已經(jīng)完成了臺深海變壓器，并將這個(gè)巨型容器沉入了大海，盡管這次“泡澡”只是在特隆赫姆港灣執行的一項測試。Lystad和他的團隊打算在今年裝配一臺重達35噸的開(kāi)關(guān)站。這個(gè)已完成一半的龐然大物矗立在大廳內靠近壓力實(shí)驗室的位置，看起來(lái)就像是一艘停在干船塢內的潛水艇。工程師計劃在2014年年底之前裝配一臺變頻器，它的作用是確保為油泵或天然氣壓縮機提供適當工作電壓的電源。屆時(shí)，該裝置的重量將達到約100噸。Lystad說(shuō)：“然后，我們將把這三個(gè)組件組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，進(jìn)行終測試。”測試期間，這些組件將*被沉入海底，陷入無(wú)邊無(wú)盡的黑暗之中。

Lystad得意地撓了撓胡子。他說(shuō)：“能在大多數人都認為人類(lèi)無(wú)法到達的地帶工作，是多么令人心馳神往啊。”他為他的年輕同事們取得的進(jìn)展而欣喜。“我們是一個(gè)幸福的大家庭，我們與位于特隆赫姆的挪威科技大學(xué)合作密切，那是我和我們團隊的所有工程師的母校。”Lystad不僅在西門(mén)子Bratsbergveien研究中心的工作中體現了一以貫之、再接再厲的精神，他在生活中也始終懷有一顆進(jìn)取之心。在特隆赫姆附近的一座小島上，他有一塊小農場(chǎng)。他經(jīng)常與孫子一起到那兒去垂釣——坐在海邊，思緒卻飄到了另一個(gè)他傾注畢生熱情的地方——幽暗的海底深處。