由中海油能源發(fā)展股份有限公司(以下簡稱海油發(fā)展)自主研發(fā)的中國海油首套具有完全知識產(chǎn)權(quán)的淺水水下采油樹近日在海南下線，其關(guān)鍵技術(shù)躋身行業(yè)領(lǐng)先水平。

該套水下采油樹實(shí)現(xiàn)了全球首次水下裝備溫度和壓力傳感器信號雙通道安全傳輸。與常規(guī)水下采油樹相比，其結(jié)構(gòu)更加緊湊，操作更加方便，重量降低40%。

與國際同類產(chǎn)品相比，這套淺水水下采油樹生產(chǎn)供貨周期有望縮短10個(gè)月以上，制造成本降低40%。投用后，可撬動(dòng)渤海油田數(shù)億噸受制約原油儲量高效開發(fā)。

海上油氣資源開發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備

水下采油樹是海洋油氣開發(fā)的核心裝備之一，猶如井口的智能“水龍頭”，控制著油氣的開采速度，并對生產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)整。

此前，水下采油樹常用于深水油氣開發(fā)，長期以來，全球僅少數(shù)幾家公司掌握水下采油樹的設(shè)計(jì)制造。

渤海海域航運(yùn)繁忙、漁業(yè)發(fā)達(dá)，油氣田開發(fā)協(xié)調(diào)困難。目前，渤海灣受通航影響而制約開發(fā)的油田有幾十個(gè)，涉及井?dāng)?shù)幾百口，每年幾百萬噸原油產(chǎn)量不能釋放，受制約難動(dòng)用的原油儲量達(dá)數(shù)億噸。這對渤海油田增儲上產(chǎn)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

為此，中國海油創(chuàng)新提出將受限區(qū)域油氣田開發(fā)由導(dǎo)管架平臺轉(zhuǎn)為水下生產(chǎn)模式。這意味著淺水水下采油樹及其配套服務(wù)能力，成為撬動(dòng)渤海數(shù)億噸受制約原油儲量的關(guān)鍵。

2022年8月，海油發(fā)展在廣泛調(diào)研國內(nèi)外淺水采油樹現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，向淺水水下采油樹研制發(fā)起攻堅(jiān)。

歷經(jīng)數(shù)月日夜攻關(guān)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)走完了國內(nèi)以往水下裝備研發(fā)三年以上的艱苦研發(fā)歷程。2023年6月，淺水水下采油樹從圖紙變成了產(chǎn)品。

形成優(yōu)質(zhì)可控的零部件供應(yīng)鏈

水下閥門是水下采油樹的關(guān)鍵部件。如果把水下采油樹生產(chǎn)通道比作油氣生產(chǎn)的高速公路，那么通道上的水下閥門就像公路上的交警，指揮著油流的前進(jìn)或者停止。為了適應(yīng)渤海油氣田對水下設(shè)備輕量化、小型化的開發(fā)需求，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用了一種強(qiáng)彈力的碟簧替代傳統(tǒng)圓柱彈簧，應(yīng)用于閥門液壓驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)過200多次的溫度循環(huán)測試、高壓倉循環(huán)測試和耐久循環(huán)測試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可靠性。

“不怕反復(fù)優(yōu)化，不怕重復(fù)測試，我們做設(shè)計(jì)就是要做出能用、好用、耐用的產(chǎn)品。”淺水水下采油樹重大專項(xiàng)技術(shù)負(fù)責(zé)人鞠少棟說，淺水水下采油樹重大專項(xiàng)設(shè)計(jì)始終堅(jiān)守這一理念。

“研發(fā)淺水水下采油樹的另外一個(gè)挑戰(zhàn)，就是眾多零部件的設(shè)計(jì)和選型。”淺水水下采油樹重大專項(xiàng)執(zhí)行負(fù)責(zé)人王星說。

水下采油樹是一個(gè)系統(tǒng)工程產(chǎn)品，涉及材料工程、熱處理工藝、水下防腐工藝、海生物防治等多個(gè)專業(yè)協(xié)同，1200多個(gè)零部件的設(shè)計(jì)、加工、組裝和測試工作。

為了破解這個(gè)難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在產(chǎn)品研發(fā)初期就按照“淺水水下采油樹整套系統(tǒng)可以在海底正常運(yùn)行20年”的標(biāo)準(zhǔn)，制定水下采油樹金屬材料、焊接堆焊、表面涂層、防腐處理、無損檢測等數(shù)十項(xiàng)質(zhì)控規(guī)范，整合國內(nèi)數(shù)十家品質(zhì)企業(yè)，形成了優(yōu)質(zhì)可控的零部件供應(yīng)鏈。

“經(jīng)過比對，我們研發(fā)出的淺水水下采油樹相較于常規(guī)水下采油樹重量降低40%，在成本、生產(chǎn)周期、性能穩(wěn)定性方面優(yōu)勢更加明顯，為后期淺水水下采油樹實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。”海油發(fā)展副總工程師、淺水水下采油樹項(xiàng)目經(jīng)理陳建兵說。

“一站一室”助力測試通關(guān)

“水下采油樹是水下生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分。要確保整套系統(tǒng)可以在海底正常運(yùn)行20年，就要對水下采油樹及其連接設(shè)備進(jìn)行數(shù)十項(xiàng)嚴(yán)苛的測試。”海南省深海深層工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室水下井口及水下采油樹測試技術(shù)研究方向?qū)W科帶頭人同武軍說。

國外企業(yè)一度高價(jià)銷售水下采油樹產(chǎn)品，同時(shí)捆綁昂貴的技術(shù)服務(wù)，技術(shù)壟斷與限制成為水下產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大障礙。

此前，為全力支持“深海一號”氣田開發(fā)項(xiàng)目建設(shè)，解決項(xiàng)目11棵水下采油樹接收測試問題，海油發(fā)展工程技術(shù)公司組建中國海油首支水下采油樹測試工程師隊(duì)伍。大家一步步摸索，一點(diǎn)點(diǎn)總結(jié)，不斷優(yōu)化測試程序，反復(fù)調(diào)整測試流程，終于完成了“深海一號”11棵1500米級水下采油樹測試，保障了項(xiàng)目開發(fā)如期實(shí)施。

隨著經(jīng)驗(yàn)的積累、技術(shù)的更新，水下采油樹測試團(tuán)隊(duì)編制推出測試規(guī)范，形成3項(xiàng)測試指南，測試能力逐漸增強(qiáng)。該團(tuán)隊(duì)相繼完成了我國自主研發(fā)的500米級水下采油樹投產(chǎn)前系統(tǒng)測試、東方1—1氣田3棵水下采油樹測試、工業(yè)和信息化部一期水下采油樹測試等16棵水下采油樹的測試工作。

“水下采油樹所有的測試我們都能自己解決了，不再受制于國外企業(yè)。”水下采油樹測試團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人肖譚說，“目前，‘深海一號’二期工程的全部12棵水下采油樹測試已經(jīng)交給我們測試團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)。”

與此同時(shí)，國家政策的大力支持，讓水下采油樹測試技術(shù)加速實(shí)現(xiàn)自主可控。

為實(shí)現(xiàn)海洋科技領(lǐng)域自主創(chuàng)新，加快關(guān)鍵核心技術(shù)，搭建攻關(guān)高水平科研平臺，中國海油南海油氣能源院士工作站和海南省深海深層工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室相繼在?？诮遗?。其中，院士工作站水下生產(chǎn)系統(tǒng)測試基地和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室水下生產(chǎn)系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)中心均落地在海油發(fā)展工程技術(shù)公司深水鉆采海南基地。

“依托‘一站一室’的技術(shù)支持和前期的技術(shù)沉淀，我們建成了具備設(shè)計(jì)、組裝、總裝、測試、維修、運(yùn)維及服務(wù)的綜合性水下采油樹基地，形成了水下生產(chǎn)系統(tǒng)3大項(xiàng)測試技術(shù)體系和4大項(xiàng)測試平臺系統(tǒng)，為水下采油樹產(chǎn)品測試通關(guān)提供了充分保障。”同武軍說。