量體裁衣定方案 渤海底長出一棵采油樹

“我們終于干成了!”

——自升式鉆井平臺燃燒臂噴發出的熊熊火炬，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，我國首個自主研發的淺水水下采油樹系統開發項目點火成功。

深埋于地下2000多米的天然氣氣龍，通過水下采油樹系統穩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”，實現了我國淺水海域水下油氣開發模式從“0”到“1”的歷史性突破。

量體裁衣定方案

采油樹是油氣開發的關鍵裝備，就像一個智能“水龍頭”，能夠實現開采的精確控制及溫度壓力的監控。在我國淺水區域，通常采用固定式導管架平臺開發，采油樹位于平臺上，方便操作調節。然而，渤海區域不僅油氣儲量豐富，通航、漁業也很發達，在航道、漁場等區域無法架設平臺，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級增加。長期以來，全球僅有少數幾家歐美公司掌握水下采油樹的設計制造技術，而我國在渤海采用的淺水水下開發模式在世界范圍內屬于首創，開發難度更大。

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

“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，帶領團隊一頭扎進了關鍵裝備的研發中。

從零開始的研發，首要難題是確定技術路線。

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

“行不通!”該策略一提出便受到質疑。

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的關鍵。

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

撲到渤海生產一線，與潛水員隊伍深談，王名春堅定了這一想法，“現場施工進度的作業時段，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作業，研發團隊與潛水作業隊伍共同提出，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鍵的第一步，這棵“樹”有了粗壯的“樹干”。

以此為基礎，研發團隊對采油樹總計1358個零部件進行了“量體裁衣”式的精準設計，在滿足需求的前提下，最大程度實現了經濟性。

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制造一線，嚴格把控產品質量和進度。

在水下井口系統制造過程中，張會增帶領團隊反復確認淺水水下井口銜接套管使用的管材型號，同設計方、獨立第三方審核機構多次溝通。最終，團隊確定選材滿足渤海“百年一遇”的極端工況，保證研發設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，研發團隊就完成了整套采油樹系統的設計和加工制造。

產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：“經常焦慮到失眠。”

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

“這個問題出現在這個階段，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，協調各方開展詳細對比論證，駐廠分析設計圖紙與測試作業過程中的問題。

“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，導致水鎖和憋壓現象。”王彬說。

他帶領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，總結出一套適用于實際安裝操作的方法，“驚險”過關。

就這樣一個難關一個難關地闖，3年來，研發團隊制作圖紙1264份、編制技術規范450份，整合國內外100余家供應鏈，完成國產化淺水水下采油樹系統的設計、加工、組裝和測試工作，攻克了淺水水下生產系統技術難題。

“我國首套國產化淺水水下采油樹系統的成功研發，不僅解決了渤海油氣開發的難題，還可為國內外其他海域同類型油氣田的開發提供新的解決方案。”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。”(操秀英)