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淺水水下采油樹:國產(chǎn)海上油氣開發(fā)智能“水龍頭”新突破

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)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,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,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)。

量身定制設(shè)計方案


(資料圖片)

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,渤海灣受通航影響制約的油田幾十個,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,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(xiàng)目團(tuán)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(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)隊創(chuàng)新地將一種強(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)計就是要做出能用、好用、耐用的產(chǎn)品。”項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人鞠少棟說,水下采油樹項(xiàng)目設(shè)計始終堅守這一理念。

“研發(fā)淺水水下采油樹另外一個挑戰(zhàn),就是眾多零部件的設(shè)計和選型?!睖\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(shè)計、加工、組裝和測試工作。

為了破解這個難題,項(xiàng)目團(tuán)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(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,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)定上優(yōu)勢更加明顯,為后期淺水采油樹實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?;瘧?yīng)用奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)?!焙S桶l(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”助力水下采油樹測試通關(guān)

“水下采油樹作為水下生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分,確保整套系統(tǒng)可以在海底正常運(yùn)行20年,要對水下采油樹及其連接設(shè)備進(jìn)行數(shù)十項(xiàng)嚴(yán)苛測試?!焙D鲜∩詈I顚庸こ讨攸c(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)一度高價銷售水下采油樹產(chǎn)品,同時捆綁昂貴的技術(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)隊相繼完成我國自主研發(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)?!彼虏捎蜆錅y試團(tuán)隊負(fù)責(zé)人肖譚說,“目前,‘深海一號’二期工程的全部12棵水下采油樹的測試已經(jīng)交給我們測試團(tuán)隊負(fù)責(zé)?!?/p>

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(shí)現(xiàn)自主可控。

為實(shí)現(xiàn)海洋科技領(lǐng)域自主創(chuàng)新、關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)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(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、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?!蓖滠娬f。

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