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2023-07-11 10:23:14
淺水水下采油樹：國產海上油氣開發智能“水龍頭”新突破
2023-07-11 10:23:14 來源: 科技日報
由中海油能源發展股份有限公司（以下簡稱“海油發展”）自主研發的中國海油首套具有完全知識產權的淺水水下采油樹近日在海南下線，其關鍵技術躋身行業領先水平。
該套水下采油樹實現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。與常規水下采油樹相比，結構更加緊湊，操作更加方便，重量降低40%。
與國際同類產品相比，生產供貨周期有望縮短10個月以上，制造成本降低40%。投用后，可撬動渤海油田數億噸受制約原油儲量高效開發。
量身定制設計方案
(資料圖片)
水下采油樹是海洋油氣開發的核心裝備之一，猶如井口的智能“水龍頭”，控制著油氣的開采速度，并對生產情況進行實時監測和調整。
此前，水下采油樹常用于深水油氣開發，長期以來，全球僅少數幾家公司掌握水下采油樹的設計制造。
渤海海域航運繁忙、漁業發達，油氣田開發協調困難。目前，渤海灣受通航影響制約的油田幾十個，涉及井數幾百口，每年幾百萬噸原油產量不能釋放，受制約難動用的原油儲量達數億噸。這對渤海油田增儲上產提出了嚴峻的挑戰。
為此，中國海油創新提出將受限區域油氣田開發由導管架平臺轉為水下生產模式。這意味著淺水水下采油樹及其配套服務能力，成為撬動渤海數億噸受制約原油儲量的關鍵。
2022年8月，海油發展在廣泛調研國內外淺水采油樹現狀的基礎上，組建研發團隊，向淺水水下采油樹研制發起攻堅。
歷經數月日夜攻關，項目團隊走完了國內以往水下裝備研發三年以上的艱苦研發歷程。2023年6月，淺水水下采油樹從圖紙變成了產品。
形成優質可控的零部件供應鏈
水下閥門是水下采油樹的關鍵部件。如果把水下采油樹生產通道比作油氣生產的高速公路，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、小型化的開發需求，項目團隊創新地將一種強彈力的碟簧替代傳統圓柱彈簧，應用于閥門液壓驅動器，經過200多次的溫度循環測試、高壓倉循環測試和耐久循環測試，驗證了設計的可靠性。
“不怕反復優化，不怕重復測試，我們做設計就是要做出能用、好用、耐用的產品。”項目技術負責人鞠少棟說，水下采油樹項目設計始終堅守這一理念。
“研發淺水水下采油樹另外一個挑戰，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行負責人王星說。
水下采油樹是一個系統工程產品，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協同，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，項目團隊在產品研發初期就按照“淺水水下采油樹整套系統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、無損檢測等數十項質控規范，整合國內數十家品質企業，形成了優質可控的零部件供應鏈。
“經過比對，研發出的淺水水下采油樹相較于常規水下采油樹重量降低40%，在成本、生產周期、性能穩定上優勢更加明顯，為后期淺水采油樹實現產業化、規模化應用奠定了堅實基礎。”海油發展副總工程師、淺水水下采油樹項目經理陳建兵說。
“一站一室”助力水下采油樹測試通關
“水下采油樹作為水下生產系統的重要組成部分，確保整套系統可以在海底正常運行20年，要對水下采油樹及其連接設備進行數十項嚴苛測試。”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研究方向學科帶頭人同武軍說。
國外企業一度高價銷售水下采油樹產品，同時捆綁昂貴的技術服務，技術壟斷與限制成為水下產業發展的一大障礙。
此前，為全力支持“深海一號”氣田開發項目建設，解決項目11棵水下采油樹接收測試問題，海油發展工程技術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，不斷優化測試程序，反復調整測試流程，終于完成了“深海一號”11棵1500米級水下采油樹測試，保障了項目開發如期實施。
隨著經驗的積累、技術的更新，水下采油樹測試團隊編制推出測試規范，形成3項測試指南，測試能力逐漸增強。該團隊相繼完成我國自主研發的500米級水下采油樹投產前系統測試、東方1-1氣田3棵水下采油樹測試、工業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。”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棵水下采油樹的測試已經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加速實現自主可控。
為實現海洋科技領域自主創新、關鍵核心技術攻關搭建高水平科研平臺，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海口揭牌。其中，院士工作站水下生產系統測試基地和重點實驗室水下生產系統測試實驗中心均落地在海油發展工程技術公司深水鉆采海南基地。
“依托‘一站一室’的技術支持和前期的技術沉淀，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，形成了水下生產系統3大項測試技術體系和4大項測試平臺系統，為水下采油樹產品測試通關提供了充分保障。”同武軍說。
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