海上油气开发有了国产“水龙头”

——浅水水下采油树高效开发渤海数亿吨原油

(资料图片)

◎通讯员 陈红波 本报记者 操秀英

由中海油能源发展股份有限公司(以下简称海油发展)自主研发的中国海油首套具有完全知识产权的浅水水下采油树近日在海南下线，其关键技术跻身行业领先水平。

该套水下采油树实现了全球首次水下装备温度和压力传感器信号双通道安全传输。与常规水下采油树相比，其结构更加紧凑，操作更加方便，重量降低40%。

与国际同类产品相比，这套浅水水下采油树生产供货周期有望缩短10个月以上，制造成本降低40%。投用后，可撬动渤海油田数亿吨受制约原油储量高效开发。

海上油气资源开发的关键设备

水下采油树是海洋油气开发的核心装备之一，犹如井口的智能“水龙头”，控制着油气的开采速度，并对生产情况进行实时监测和调整。

此前，水下采油树常用于深水油气开发，长期以来，全球仅少数几家公司掌握水下采油树的设计制造。

渤海海域航运繁忙、渔业发达，油气田开发协调困难。目前，渤海湾受通航影响而制约开发的油田有几十个，涉及井数几百口，每年几百万吨原油产量不能释放，受制约难动用的原油储量达数亿吨。这对渤海油田增储上产提出了严峻的挑战。

为此，中国海油创新提出将受限区域油气田开发由导管架平台转为水下生产模式。这意味着浅水水下采油树及其配套服务能力，成为撬动渤海数亿吨受制约原油储量的关键。

2022年8月，海油发展在广泛调研国内外浅水采油树现状的基础上，组建研发团队，向浅水水下采油树研制发起攻坚。

历经数月日夜攻关，项目团队走完了国内以往水下装备研发三年以上的艰苦研发历程。2023年6月，浅水水下采油树从图纸变成了产品。

形成优质可控的零部件供应链

水下阀门是水下采油树的关键部件。如果把水下采油树生产通道比作油气生产的高速公路，那么通道上的水下阀门就像公路上的交警，指挥着油流的前进或者停止。为了适应渤海油气田对水下设备轻量化、小型化的开发需求，项目团队采用了一种强弹力的碟簧替代传统圆柱弹簧，应用于阀门液压驱动器，经过200多次的温度循环测试、高压仓循环测试和耐久循环测试，验证了设计的可靠性。

“不怕反复优化，不怕重复测试，我们做设计就是要做出能用、好用、耐用的产品。”浅水水下采油树重大专项技术负责人鞠少栋说，浅水水下采油树重大专项设计始终坚守这一理念。

“研发浅水水下采油树的另外一个挑战，就是众多零部件的设计和选型。”浅水水下采油树重大专项执行负责人王星说。

水下采油树是一个系统工程产品，涉及材料工程、热处理工艺、水下防腐工艺、海生物防治等多个专业协同，1200多个零部件的设计、加工、组装和测试工作。

为了破解这个难题，项目团队在产品研发初期就按照“浅水水下采油树整套系统可以在海底正常运行20年”的标准，制定水下采油树金属材料、焊接堆焊、表面涂层、防腐处理、无损检测等数十项质控规范，整合国内数十家品质企业，形成了优质可控的零部件供应链。

“经过比对，我们研发出的浅水水下采油树相较于常规水下采油树重量降低40%，在成本、生产周期、性能稳定性方面优势更加明显，为后期浅水水下采油树实现产业化、规模化应用奠定了坚实基础。”海油发展副总工程师、浅水水下采油树项目经理陈建兵说。

“一站一室”助力测试通关

“水下采油树是水下生产系统的重要组成部分。要确保整套系统可以在海底正常运行20年，就要对水下采油树及其连接设备进行数十项严苛的测试。”海南省深海深层工程重点实验室水下井口及水下采油树测试技术研究方向学科带头人同武军说。

国外企业一度高价销售水下采油树产品，同时捆绑昂贵的技术服务，技术垄断与限制成为水下产业发展的一大障碍。

此前，为全力支持“深海一号”气田开发项目建设，解决项目11棵水下采油树接收测试问题，海油发展工程技术公司组建中国海油首支水下采油树测试工程师队伍。大家一步步摸索，一点点总结，不断优化测试程序，反复调整测试流程，终于完成了“深海一号”11棵1500米级水下采油树测试，保障了项目开发如期实施。

随着经验的积累、技术的更新，水下采油树测试团队编制推出测试规范，形成3项测试指南，测试能力逐渐增强。该团队相继完成了我国自主研发的500米级水下采油树投产前系统测试、东方1—1气田3棵水下采油树测试、工业和信息化部一期水下采油树测试等16棵水下采油树的测试工作。

“水下采油树所有的测试我们都能自己解决了，不再受制于国外企业。”水下采油树测试团队负责人肖谭说，“目前，‘深海一号’二期工程的全部12棵水下采油树测试已经交给我们测试团队负责。”

与此同时，国家政策的大力支持，让水下采油树测试技术加速实现自主可控。

为实现海洋科技领域自主创新，加快关键核心技术，搭建攻关高水平科研平台，中国海油南海油气能源院士工作站和海南省深海深层工程重点实验室相继在海口揭牌。其中，院士工作站水下生产系统测试基地和重点实验室水下生产系统测试实验中心均落地在海油发展工程技术公司深水钻采海南基地。

“依托‘一站一室’的技术支持和前期的技术沉淀，我们建成了具备设计、组装、总装、测试、维修、运维及服务的综合性水下采油树基地，形成了水下生产系统3大项测试技术体系和4大项测试平台系统，为水下采油树产品测试通关提供了充分保障。”同武军说。(科技日报)