“我們終于干成了!”

——自升式鉆井平臺燃燒臂噴發(fā)出的熊熊火炬，映紅了團隊成員們的臉龐，中海油研究總院副總工程師范白濤與大家激動相擁。

7月17日，渤海海域錦州31-1氣田，我國首個自主研發(fā)的淺水水下采油樹系統(tǒng)開發(fā)項目點火成功。

深埋于地下2000多米的天然氣氣龍，通過水下采油樹系統(tǒng)穩(wěn)定輸送到平臺火炬臂。單井試采氣量達31萬方/天，可供1500個家庭使用1年。

這棵來之不易的“樹”，實現(xiàn)了我國淺水海域水下油氣開發(fā)模式從“0”到“1”的歷史性突破。

量體裁衣定方案

采油樹是油氣開發(fā)的關(guān)鍵裝備，就像一個智能“水龍頭”，能夠?qū)崿F(xiàn)開采的精確控制及溫度壓力的監(jiān)控。在我國淺水區(qū)域，通常采用固定式導管架平臺開發(fā)，采油樹位于平臺上，方便操作調(diào)節(jié)。然而，渤海區(qū)域不僅油氣儲量豐富，通航、漁業(yè)也很發(fā)達，在航道、漁場等區(qū)域無法架設(shè)平臺，要開采油氣，就必須把采油樹“種”到水下去。

隔著一層海水，采油樹的控制難度指數(shù)級增加。長期以來，全球僅有少數(shù)幾家歐美公司掌握水下采油樹的設(shè)計制造技術(shù)，而我國在渤海采用的淺水水下開發(fā)模式在世界范圍內(nèi)屬于首創(chuàng)，開發(fā)難度更大。

但這又是必須做的事情。掌握更多海洋油氣開發(fā)自主技術(shù)，是中國海油多年努力目標。而在渤海受限區(qū)域，油氣開發(fā)更要使用自主裝備。2019年，中國海油著手開展淺水水下生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)，以期推動渤海高達86%的受限開發(fā)區(qū)域探明儲量的開發(fā)。

“外國人干過的我們能干，外國人沒干過的我們也能干!”范白濤立下軍令狀，帶領(lǐng)團隊一頭扎進了關(guān)鍵裝備的研發(fā)中。

從零開始的研發(fā)，首要難題是確定技術(shù)路線。

范白濤帶領(lǐng)團隊充分調(diào)研、認真研究，基于渤海開發(fā)的實際需求，提出潛水員代替部分電液復合控制系統(tǒng)，通過潛水作業(yè)對水下采油樹閥門進行開啟或關(guān)閉的大方案。

“行不通!”該策略一提出便受到質(zhì)疑。

反對方分析認為，渤海海域水淺、能見度低，水下可視性差，潛水員操作不具備可行性。

項目總體方案設(shè)計一時陷入僵局。

此時，項目核心成員王名春站了出來。他指出：輕量化、簡易化是采油樹研發(fā)的關(guān)鍵。

“又沉又貴的裝備，即使研發(fā)出來，也不能滿足工業(yè)化推廣的經(jīng)濟門檻，與一堆廢鐵無異。”王名春說。

撲到渤海生產(chǎn)一線，與潛水員隊伍深談，王名春堅定了這一想法，“現(xiàn)場施工進度的作業(yè)時段，水下能見度可達70—100厘米，能夠滿足水下操作要求”。

同時，為了保證在天氣惡劣的情況下繼續(xù)作業(yè)，研發(fā)團隊與潛水作業(yè)隊伍共同提出，利用凈水隔離帶的方式保證水下能見度。

這一方案的落地，讓水下采油樹的研制邁出關(guān)鍵的第一步，這棵“樹”有了粗壯的“樹干”。

以此為基礎(chǔ)，研發(fā)團隊對采油樹總計1358個零部件進行了“量體裁衣”式的精準設(shè)計，在滿足需求的前提下，最大程度實現(xiàn)了經(jīng)濟性。

海上測試解難題

方案確定，圖紙繪好，接下來要做的是確保每一個零部件達到要求。

受疫情影響，項目實施進展比原計劃滯后兩個月。為保證項目進度，中海油研究總院工程師張會增半年多堅守生產(chǎn)制造一線，嚴格把控產(chǎn)品質(zhì)量和進度。

在水下井口系統(tǒng)制造過程中，張會增帶領(lǐng)團隊反復確認淺水水下井口銜接套管使用的管材型號，同設(shè)計方、獨立第三方審核機構(gòu)多次溝通。最終，團隊確定選材滿足渤海“百年一遇”的極端工況，保證研發(fā)設(shè)備在全壽命周期使用過程中安全可靠。

分秒必爭，和時間賽跑，僅歷時13個月，研發(fā)團隊就完成了整套采油樹系統(tǒng)的設(shè)計和加工制造。

產(chǎn)品還必須通過各項模擬測試，以驗證可靠性和功能性。這個過程也并非一帆風順。全程跟蹤測試流程的中海油研究總院工程師王彬回憶：“經(jīng)常焦慮到失眠。”

在工廠水池測試過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)，回收后，油管掛上的2個密封圈脫落，其中一個發(fā)生斷裂，且斷裂處有些許不完整。

“這個問題出現(xiàn)在這個階段，簡直是災難性的。”王彬說，如果解決不了，很可能前期工作都要作廢。

到底是哪里出問題了?王彬沒有給自己太多慌亂的時間。他迅速冷靜下來，協(xié)調(diào)各方開展詳細對比論證，駐廠分析設(shè)計圖紙與測試作業(yè)過程中的問題。

“綜合檢查解析后，我們確定原因是在起出油管掛或樹帽的時候，密封圈下部的密封腔體與外界不連通，導致水鎖和憋壓現(xiàn)象。”王彬說。

他帶領(lǐng)團隊立即重新制定測試計劃，通過補充平衡壓力的方式順利完成回收操作，總結(jié)出一套適用于實際安裝操作的方法，“驚險”過關(guān)。

就這樣一個難關(guān)一個難關(guān)地闖，3年來，研發(fā)團隊制作圖紙1264份、編制技術(shù)規(guī)范450份，整合國內(nèi)外100余家供應鏈，完成國產(chǎn)化淺水水下采油樹系統(tǒng)的設(shè)計、加工、組裝和測試工作，攻克了淺水水下生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)難題。

“我國首套國產(chǎn)化淺水水下采油樹系統(tǒng)的成功研發(fā)，不僅解決了渤海油氣開發(fā)的難題，還可為國內(nèi)外其他海域同類型油氣田的開發(fā)提供新的解決方案。”中海油研究總院院長米立軍告訴科技日報記者，“這一自主創(chuàng)新，對提高能源自給率、保障國家能源安全，具有十分重要的意義。”

關(guān)鍵詞： 國產(chǎn)化淺水水下采油樹系統(tǒng) 渤海油氣開發(fā) 采油樹研發(fā) 自升式鉆井平臺燃燒臂