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重大突破!中國海油首套完全知識產(chǎn)權(quán)淺水水下采油樹下線!
文: 來源:官方網(wǎng)站 時間:2023/6/28 點(diǎn)擊:1200

6月25日,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)的中國海油首套淺水水下采油樹在海南下線,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)供貨周期從至少18個月縮短至8個月以內(nèi),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)。

量身定制淺水水下采油樹

水下采油樹是海洋油氣開發(fā)的核心裝備之一,是海底以下數(shù)千米油氣生產(chǎn)管柱與數(shù)十公里海底油氣運(yùn)輸管道連接的重要樞紐,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。能夠通過高度集成的精密儀器實(shí)時監(jiān)測油氣井生產(chǎn)溫度、壓力、含水率、出砂量、氣油比等油氣生產(chǎn)過程中的重要數(shù)據(jù),指導(dǎo)技術(shù)人員根據(jù)海域油氣田的生產(chǎn)需求合理控制單井產(chǎn)量、適時采取增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)措施,最大化保障油氣田的生產(chǎn)壽命和油氣采收率。

以往,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(jì)制造,而且外方技術(shù)壟斷,水下采油樹交貨周期長、安裝工序復(fù)雜、環(huán)境條件限制多、潛水操作風(fēng)險(xiǎn)大,費(fèi)用高昂。

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。例如,為確保渤中19-6氣田試驗(yàn)區(qū)投產(chǎn),國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局積極督辦協(xié)調(diào)。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。

海油發(fā)展直面渤海油田油氣開發(fā)需求,積極落實(shí)中國海油淺水水下采油樹開發(fā)模式,2022年8月,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(duì),向淺水水下采油樹研制發(fā)起攻堅(jiān)。

歷經(jīng)數(shù)月日夜攻關(guān),項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)走完了國內(nèi)以往水下裝備研發(fā)至少三年以上的艱苦研發(fā)歷程。2023年6月,淺水水下采油樹從最初的構(gòu)想變成了一摞摞圖形,從圖紙變成了產(chǎn)品。

項(xiàng)目剛啟動,所有人都快速進(jìn)入了最佳狀態(tài);驹O(shè)計(jì)、方案優(yōu)化、詳細(xì)設(shè)計(jì)、專家論證、圖紙繪制等,一環(huán)緊扣一環(huán),項(xiàng)目成員始終毫不懈怠。

總體方案設(shè)計(jì)開始階段,項(xiàng)目組充分調(diào)研實(shí)際生產(chǎn)需求,緊貼渤海油田導(dǎo)管架平臺轉(zhuǎn)水下生產(chǎn)的實(shí)際背景以及渤海淺水油田主要采用電潛泵舉升,淺部油藏疏松易出砂,后期修井可能相對頻繁的特征,反復(fù)調(diào)整優(yōu)化方案設(shè)計(jì),最終敲定雙電潛泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路。

“雙電泵設(shè)計(jì)可以顯著降低修井頻率,能有效解決適用于渤海地區(qū)井下單電潛泵由于出砂等因素導(dǎo)致檢泵修井頻率高等問題,有效延長油井生產(chǎn)周期、提升油井年產(chǎn)量!表(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人鞠少棟說。

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(duì)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(jì)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(jì)就是要做出能用、好用、耐用的產(chǎn)品!彼虏捎蜆漤(xiàng)目設(shè)計(jì)始終堅(jiān)守這一理念。

“研發(fā)淺水水下采油樹另外一個挑戰(zhàn),就是水下采油樹眾多零部件的設(shè)計(jì)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(jì)、加工、組裝和測試工作!傲悴考焚|(zhì)的穩(wěn)定才能更大程度保障整體設(shè)備的性能穩(wěn)定。”

為了破解這個難題,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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)模化應(yīng)用奠定了堅(jiān)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,要確保整套系統(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。”海南省深海深層工程重點(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。

2020年5月,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(duì)伍,多方對接,積極準(zhǔn)備相關(guān)測試技術(shù)支持服務(wù)工作。

“頭關(guān)不破二關(guān)難攻。測試團(tuán)隊(duì)從零起步,經(jīng)過近3個月的摸索,‘深海一號’氣田首棵水下采油樹SRT(系統(tǒng)接收)測試才完工!彼虏捎蜆錅y試團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人肖譚說。

當(dāng)時,受全球疫情影響,人員、設(shè)備等資源協(xié)調(diào)都很困難,水下采油樹測試并不輕松。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(duì)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)。

隨著測試技術(shù)的沉淀,水下采油樹測試團(tuán)隊(duì)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)!毙ぷT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(duì)負(fù)責(zé)!

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)室相繼在海口揭牌。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(jì)、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。

精益求精打造“種樹”鐵軍

水下采油樹牢牢安放于海底,正常連接油氣生產(chǎn)管柱與海底油氣運(yùn)輸管道,才能充分發(fā)揮智能“水龍頭”的功能。如何在數(shù)百米甚至數(shù)千米深的海洋環(huán)境將幾十噸重的水下采油樹“種”在海底?

這個問題,直到2022年才被中國海油人全面自主解決。

2022年之前,國內(nèi)水下采油樹安裝被外企壟斷,不僅作業(yè)費(fèi)用昂貴,而且整個作業(yè)節(jié)奏跟著外企走。

“關(guān)鍵核心裝備必須自己‘攻出來’,自己‘用起來’。這是中國海油人實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)、端牢能源飯碗的執(zhí)念!焙S桶l(fā)展工程技術(shù)公司總經(jīng)理韋龍貴說。

2020年初,海油發(fā)展工程技術(shù)公司組建成立自己的水下采油樹安裝隊(duì)伍,經(jīng)過兩年的探索,全面掌握了水下采油樹安裝技術(shù)。

2022年5月,水下采油樹現(xiàn)場安裝團(tuán)隊(duì)承接了樂東22-1氣田水下采油樹的安裝任務(wù)。第一次獨(dú)立承擔(dān)海上水下采油樹安裝作業(yè),整個團(tuán)隊(duì)高度緊張。

“水下采油樹安裝對平臺機(jī)具的要求高,海上作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變,涉及眾多水下設(shè)備的連接、解脫、回收,作業(yè)程序復(fù)雜,稍有不慎,就會造成設(shè)備的損壞!焙S桶l(fā)展工程技術(shù)公司水下采油樹現(xiàn)場安裝領(lǐng)隊(duì)蔣澤東說。

第一次安裝作業(yè),海域能見度極差,同時海底流速大。根據(jù)天氣預(yù)報(bào),幾天后還有高達(dá)9~10級的大風(fēng)天氣,留給水下采油樹入水安裝作業(yè)時間只有短短幾天,作業(yè)窗口極窄。

安裝團(tuán)隊(duì)采用“雙保險(xiǎn)”策略,搶抓時間窗口。一方面海上團(tuán)隊(duì)時刻跟蹤現(xiàn)場作業(yè),另一方面,為應(yīng)對突發(fā)情況,陸地技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)24小時全天候待命。

作業(yè)團(tuán)隊(duì)利用麻繩導(dǎo)向,對接高壓樹帽與水下采油樹,由于風(fēng)力大,樹帽姿態(tài)難以保持。作業(yè)人員集思廣益,臨時加工高壓樹帽導(dǎo)向架,為高壓樹帽提供額外扶正、居中服務(wù),對接時間因此大大縮短,提高了作業(yè)效率。

經(jīng)過連夜不間斷奮戰(zhàn),隨著安放鋼圈、拆裝繩錨、打壓鎖緊等一系列水下作業(yè)的結(jié)束,水下采油樹安裝及水下測試在預(yù)定時間內(nèi)全面完成,安裝團(tuán)隊(duì)以“零故障”的優(yōu)異成績,實(shí)現(xiàn)了中國海油人海底“種樹”的首次突破。

今年3月,團(tuán)隊(duì)相繼完成東方1-1氣田3棵水下采油樹的海上維修服務(wù)。截至目前,3棵水下采油樹運(yùn)行平穩(wěn),氣田產(chǎn)量超過預(yù)期。

 
 
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