在310米海底安裝采油樹（主題）

工人日報—中工網記者 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領域中用于水下生產系統的一種核心設備，是用于連接來自地層深處油氣和外部油氣的運輸管道，歷經近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，控制技術專家張嶸怎么也沒想到，在臺風肆虐之時，他最擔心的，竟是一棵“樹”。

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

水下采油樹是石油工業領域中用于水下生產系統的一種核心設備,用于連接來自地層深處油氣和外部油氣的運輸管道。它的作用如同井口的智能“水龍頭”，控制著油氣的開采速度，并對生產情況進行實時監測和調整，是深水油氣田開發的一種關鍵設備。

張嶸所在的海油發展工程技術公司，歷經近40個月的攻堅克難，自主完成包括主控站（MCS）、液壓單元（HPU）、臍帶纜系統和坐落管柱在內的首套深水水下采油樹安裝及修井控制系統設計研發制造，通過DNV（挪威船級社）認證，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深水油氣水下生產系統投用，標志著我國深水油氣開發關鍵技術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計建造和應用能力。

“跨界”開發且無經驗可循

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

深水水下采油樹安裝及修井控制系統，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，由海油發展工程技術公司牽頭申報的“水下采油樹油管掛坐落管柱及完修井控制系統國產化及應用”通過審核，深水水下采油樹安裝及修井控制系統設計攻關拉開序幕。

“我們從未接觸過深水水下采油樹安裝及修井控制系統，甚至從來都沒有見過深水水下采油樹。”項目經理張亮說，當時MCS設計團隊僅有4人，且均為人工舉升控制技術出身。

“跨界”開發且無經驗可循。他們一頭扎進資料庫，查閱國外專業文獻400余篇、行業標準規范20余項。從酷暑到嚴冬，從天津臨港車間到惠州大亞灣基地，他們數月如一日挑燈夜戰。

2021年5月，他們完成了MCS硬件系統詳細設計，形成了1000余張圖紙，提交DNV送審設計規格書68份。

MCS作為整個系統“靈魂”的控制軟件，是最難啃的骨頭。“開發這套裝備，我心里就想爭一口氣。挑戰技術難題，干就對了。”張嶸說。

攻關跑出加速度，深水“大腦”自主造。

沒有技術參考，他們就運用“中國大腦”，依靠自己的力量解密一個又一個“黑箱”。經過近半年的持續攻關，數萬根電纜連接起大大小小上百個子系統、上萬個元器件，形成完整的“神經網絡”；上萬行的代碼“蝌蚪”，可以有效感知整個系統的運行狀態，精準控制水下采油樹和HPU的一系列動作。

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

從圖紙到產品

HPU是深水水下采油樹安裝及修井控制系統核心驅動設備，被稱為深水水下采油樹的“心臟”。

“我們攻克了機電儀耦合系統集成測試、長距離液壓輸送和系統清潔度保障工藝，液控單元設計壓力等級較進口設備提高了3倍，實現國內全海域操作壓力覆蓋。”HPU設計研發課題負責人屈少林說。

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

“起步晚，就要跑得更快。”控制系統生產負責人史軒瑋說，“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計，信號連接1000余個，配置關鍵技術協議完成與水下系統的溝通與監控，任何一個步驟哪怕有一絲一毫的疏忽，都會影響產品的質量。”

一天下午，一些部件的設計布局與制造安裝出現運行不佳的情況，項目組立即決定修改設計布局。經過15個小時的測算與調整，天色已經微亮，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DNV認證證書。

“軟件與硬件的全自主設計開發，攻克了深水水下采油樹多項技術難題，實現了中國深水水下采油樹安裝及修井控制系統主控站‘零’的突破。”參與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6位青年骨干組成的海油發展工程技術公司設計團隊，他們攻關的方向是深水坐落管柱的設計研發，為中國深水賦能。

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

面對完全未知的領域，這群年輕人沒有退縮，他們共查閱外文文獻300多篇、相關標準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，詳細設計是擺在面前的一道無法逾越的難題。

2021年3月，經過8個月的設計攻關，他們最終完成管柱詳細設計，形成70余份設計文件并全部通過了DNV認證審查，同時申請發明專利2項。

2022年7月，深水坐落管柱設計團隊進行最后的測試。

“查一遍，再查一遍，集成測試是正式海上作業前的最后一道程序，每條管線的密封、每個動作都要嚴格測試，確保沒有任何問題。”這是設計團隊共同的理念。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！”出海作業的工程師王世強第一時間向研發團隊發送了消息。

當年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。這是我國首套深水坐落管柱在海上油田的成功應用。

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

王世強說：“下一步，我們將在1500米水深電液復合控制深水完修井工具裝備方向持續攻關，打造系列化成套技術裝備，讓‘國樹’不斷枝繁葉茂，持續助力我國深水油氣田高效開發。”

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