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個月以上，制造成本降低40%。投用后，可撬動渤海油田數(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)情況進行實時監(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計制造。

渤海海域航運繁忙、漁業(yè)發(fā)達，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，涉及井數(shù)幾百口，每年幾百萬噸原油產(chǎn)量不能釋放，受制約難動用的原油儲量達數(shù)億噸。這對渤海油田增儲上產(chǎn)提出了嚴峻的挑戰(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能力，成為撬動渤海數(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)狀的基礎上，組建研發(fā)團隊，向淺水水下采油樹研制發(fā)起攻堅。

歷經(jīng)數(shù)月日夜攻關(guān)，項目團隊走完了國內(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，指揮著油流的前進或者停止。為了適應渤海油氣田對水下設備輕量化、小型化的開發(fā)需求，項目團隊采用了一種強彈力的碟簧替代傳統(tǒng)圓柱彈簧，應用于閥門液壓驅(qū)動器，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，驗證了設計的可靠性。

“不怕反復優(yōu)化，不怕重復測試，我們做設計就是要做出能用、好用、耐用的產(chǎn)品。”淺水水下采油樹重大專項技術(shù)負責人鞠少棟說，淺水水下采油樹重大專項設計始終堅守這一理念。

“研發(fā)淺水水下采油樹的另外一個挑戰(zhàn)，就是眾多零部件的設計和選型。”淺水水下采油樹重大專項執(zhí)行負責人王星說。

水下采油樹是一個系統(tǒng)工程產(chǎn)品，涉及材料工程、熱處理工藝、水下防腐工藝、海生物防治等多個專業(yè)協(xié)同，1200多個零部件的設計、加工、組裝和測試工作。

為了破解這個難題，項目團隊在產(chǎn)品研發(fā)初期就按照“淺水水下采油樹整套系統(tǒng)可以在海底正常運行20年”的標準，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現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化應用奠定了堅實基礎。”海油發(fā)展副總工程師、淺水水下采油樹項目經(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)可以在海底正常運行20年，就要對水下采油樹及其連接設備進行數(shù)十項嚴苛的測試。”海南省深海深層工程重點實驗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)一度高價銷售水下采油樹產(chǎn)品，同時捆綁昂貴的技術(shù)服務，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)項目建設，解決項目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伍。大家一步步摸索，一點點總結(jié)，不斷優(yōu)化測試程序，反復調(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，保障了項目開發(fā)如期實施。

隨著經(jīng)驗的積累、技術(shù)的更新，水下采油樹測試團隊編制推出測試規(guī)范，形成3項測試指南，測試能力逐漸增強。該團隊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)。”水下采油樹測試團隊負責人肖譚說，“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)交給我們測試團隊負責。”

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

為實現(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實驗室相繼在?？诮遗?。其中，院士工作站水下生產(chǎn)系統(tǒng)測試基地和重點實驗室水下生產(chǎn)系統(tǒng)測試實驗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，我們建成了具備設計、組裝、總裝、測試、維修、運維及服務的綜合性水下采油樹基地，形成了水下生產(chǎn)系統(tǒng)3大項測試技術(shù)體系和4大項測試平臺系統(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。