在310米海底安裝采油樹（主題）

工人日報—中工網(wǎng)記者 張璽 通訊員 張婭


(資料圖片)

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水下采油樹是石油工業(yè)領(lǐng)域中用于水下生產(chǎn)系統(tǒng)的一種核心設(shè)備，是用于連接來自地層深處油氣和外部油氣的運(yùn)輸管道，歷經(jīng)近40個月的攻堅克難，他們將“國樹”安全高效安裝到310米海底。

上月底，控制技術(shù)專家張嶸怎么也沒想到，在臺風(fēng)肆虐之時，他最擔(dān)心的，竟是一棵“樹”。

“生產(chǎn)人員已有序撤離，油田生產(chǎn)模式切換至無人值守模式，我國首套深水水下采油樹運(yùn)行正常。”直到一個聲音在電話那頭響起，他才如釋重負(fù)。

水下采油樹是石油工業(yè)領(lǐng)域中用于水下生產(chǎn)系統(tǒng)的一種核心設(shè)備,用于連接來自地層深處油氣和外部油氣的運(yùn)輸管道。它的作用如同井口的智能“水龍頭”，控制著油氣的開采速度，并對生產(chǎn)情況進(jìn)行實時監(jiān)測和調(diào)整，是深水油氣田開發(fā)的一種關(guān)鍵設(shè)備。

張嶸所在的海油發(fā)展工程技術(shù)公司，歷經(jīng)近40個月的攻堅克難，自主完成包括主控站（MCS）、液壓單元（HPU）、臍帶纜系統(tǒng)和坐落管柱在內(nèi)的首套深水水下采油樹安裝及修井控制系統(tǒng)設(shè)計研發(fā)制造，通過DNV（挪威船級社）認(rèn)證，并將“國樹”安全高效安裝到310米海底。

隨著我國首套自主研發(fā)深水油氣水下生產(chǎn)系統(tǒng)投用，標(biāo)志著我國深水油氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)裝備研制取得重大突破，具備了深水水下采油樹成套裝備的設(shè)計建造和應(yīng)用能力。

“跨界”開發(fā)且無經(jīng)驗可循

4年前，36歲的張嶸接到一項重要且極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)——開展深水水下采油樹安裝及修井控制系統(tǒng)的設(shè)計攻關(guān)。

深水水下采油樹安裝及修井控制系統(tǒng)，是深水水下采油樹的“大腦”，但這個“大腦”長期被國外控制，不僅造價高昂，而且采辦周期較長。

2019年7月，由海油發(fā)展工程技術(shù)公司牽頭申報的“水下采油樹油管掛坐落管柱及完修井控制系統(tǒng)國產(chǎn)化及應(yīng)用”通過審核，深水水下采油樹安裝及修井控制系統(tǒng)設(shè)計攻關(guān)拉開序幕。

“我們從未接觸過深水水下采油樹安裝及修井控制系統(tǒng)，甚至從來都沒有見過深水水下采油樹?！表椖拷?jīng)理張亮說，當(dāng)時MCS設(shè)計團(tuán)隊僅有4人，且均為人工舉升控制技術(shù)出身。

“跨界”開發(fā)且無經(jīng)驗可循。他們一頭扎進(jìn)資料庫，查閱國外專業(yè)文獻(xiàn)400余篇、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范20余項。從酷暑到嚴(yán)冬，從天津臨港車間到惠州大亞灣基地，他們數(shù)月如一日挑燈夜戰(zhàn)。

2021年5月，他們完成了MCS硬件系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計，形成了1000余張圖紙，提交DNV送審設(shè)計規(guī)格書68份。

MCS作為整個系統(tǒng)“靈魂”的控制軟件，是最難啃的骨頭?！伴_發(fā)這套裝備，我心里就想爭一口氣。挑戰(zhàn)技術(shù)難題，干就對了。”張嶸說。

攻關(guān)跑出加速度，深水“大腦”自主造。

沒有技術(shù)參考，他們就運(yùn)用“中國大腦”，依靠自己的力量解密一個又一個“黑箱”。經(jīng)過近半年的持續(xù)攻關(guān)，數(shù)萬根電纜連接起大大小小上百個子系統(tǒng)、上萬個元器件，形成完整的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”；上萬行的代碼“蝌蚪”，可以有效感知整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，精準(zhǔn)控制水下采油樹和HPU的一系列動作。

“整個系統(tǒng)就像泥人在我們手中‘活’了！” 2021年12月，系統(tǒng)完成所有功能驗證那天，張嶸笑出了點點淚光。

從圖紙到產(chǎn)品

HPU是深水水下采油樹安裝及修井控制系統(tǒng)核心驅(qū)動設(shè)備，被稱為深水水下采油樹的“心臟”。

“我們攻克了機(jī)電儀耦合系統(tǒng)集成測試、長距離液壓輸送和系統(tǒng)清潔度保障工藝，液控單元設(shè)計壓力等級較進(jìn)口設(shè)備提高了3倍，實現(xiàn)國內(nèi)全海域操作壓力覆蓋?！盚PU設(shè)計研發(fā)課題負(fù)責(zé)人屈少林說。

隨著MCS和HPU設(shè)計方案的推出，深水采油樹成品制造向前邁進(jìn)了一大步。然而，從圖紙到產(chǎn)品，中間仍隔著“千條河、萬重山”。

“起步晚，就要跑得更快?！笨刂葡到y(tǒng)生產(chǎn)負(fù)責(zé)人史軒瑋說，“2000余個零散元器件的三維建模裝配，330多根管線三維布管設(shè)計，信號連接1000余個，配置關(guān)鍵技術(shù)協(xié)議完成與水下系統(tǒng)的溝通與監(jiān)控，任何一個步驟哪怕有一絲一毫的疏忽，都會影響產(chǎn)品的質(zhì)量?！?/p>

一天下午，一些部件的設(shè)計布局與制造安裝出現(xiàn)運(yùn)行不佳的情況，項目組立即決定修改設(shè)計布局。經(jīng)過15個小時的測算與調(diào)整，天色已經(jīng)微亮，項目組與制造車間10余人在第3次嘗試后，終于成功完成器件安裝。

經(jīng)過近兩年的汗水澆灌，我國首套自研深水水下采油樹安裝及修井控制系統(tǒng)核心裝備，終于在2021年10月下線。中國海油拿到了第一張深水水下采油樹安裝及修井控制系統(tǒng)DNV認(rèn)證證書。

“軟件與硬件的全自主設(shè)計開發(fā)，攻克了深水水下采油樹多項技術(shù)難題，實現(xiàn)了中國深水水下采油樹安裝及修井控制系統(tǒng)主控站‘零’的突破?！眳⑴c項目的深水工程師王星說。

賦能中國深水

4年前，同時成立的，還有一支由鞠少棟博士帶領(lǐng)6位青年骨干組成的海油發(fā)展工程技術(shù)公司設(shè)計團(tuán)隊，他們攻關(guān)的方向是深水坐落管柱的設(shè)計研發(fā)，為中國深水賦能。

隨著中國海油逐漸挺進(jìn)深水，將不可避免地大量使用深水坐落管柱系統(tǒng)，進(jìn)行采油樹油掛管的送入掛坐及鎖定等作業(yè)，并將之作為完井、清井放噴、后期修井和增產(chǎn)作業(yè)的主要井控屏障。

面對完全未知的領(lǐng)域，這群年輕人沒有退縮，他們共查閱外文文獻(xiàn)300多篇、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)20多項，形成了坐落管柱整體方案，比國外主流的坐落管柱具有更廣的實用性。

整體方案有了，詳細(xì)設(shè)計是擺在面前的一道無法逾越的難題。

2021年3月，經(jīng)過8個月的設(shè)計攻關(guān)，他們最終完成管柱詳細(xì)設(shè)計，形成70余份設(shè)計文件并全部通過了DNV認(rèn)證審查，同時申請發(fā)明專利2項。

2022年7月，深水坐落管柱設(shè)計團(tuán)隊進(jìn)行最后的測試。

“查一遍，再查一遍，集成測試是正式海上作業(yè)前的最后一道程序，每條管線的密封、每個動作都要嚴(yán)格測試，確保沒有任何問題。”這是設(shè)計團(tuán)隊共同的理念。在這種理念的指引下，一個月間，他們完成了30多項測試項目。

“水下采油樹油管掛順利安裝到位，水下作業(yè)與測試工作全部完成并順利回收坐落管柱，我們做到了！”出海作業(yè)的工程師王世強(qiáng)第一時間向研發(fā)團(tuán)隊發(fā)送了消息。

當(dāng)年10月，深水坐落管柱順利在流花11-1油田完成深水水下采油樹油管掛的安裝與測試服務(wù)。這是我國首套深水坐落管柱在海上油田的成功應(yīng)用。

目前，中國海油自主設(shè)計研制的適用于500米水深的深水坐落管柱產(chǎn)品已取得DNV認(rèn)證證書，2023年5月，在流花11-1油田第二次成功應(yīng)用。

王世強(qiáng)說：“下一步，我們將在1500米水深電液復(fù)合控制深水完修井工具裝備方向持續(xù)攻關(guān)，打造系列化成套技術(shù)裝備，讓‘國樹’不斷枝繁葉茂，持續(xù)助力我國深水油氣田高效開發(fā)?！?/p>

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