在310米海底安裝采油樹(shù)（主題）

工人日?qǐng)?bào)—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(shù)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(lái)自地層深處油氣和外部油氣的運(yùn)輸管道，歷經(jīng)近40個(gè)月的攻堅(jiān)克難，他們將“國(guó)樹(shù)”安全高效安裝到310米海底。

上月底，控制技術(shù)專(zhuān)家張嶸怎么也沒(méi)想到，在臺(tái)風(fēng)肆虐之時(shí)，他最擔(dān)心的，竟是一棵“樹(shù)”。

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

水下采油樹(shù)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(lái)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(kāi)采速度，并對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整，是深水油氣田開(kāi)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(gè)月的攻堅(jiān)克難，自主完成包括主控站（MCS）、液壓?jiǎn)卧℉PU）、臍帶纜系統(tǒng)和坐落管柱在內(nèi)的首套深水水下采油樹(shù)安裝及修井控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)制造，通過(guò)DNV（挪威船級(jí)社）認(rèn)證，并將“國(guó)樹(shù)”安全高效安裝到310米海底。

隨著我國(guó)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(guó)深水油氣開(kāi)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(shù)成套裝備的設(shè)計(jì)建造和應(yīng)用能力。

“跨界”開(kāi)發(fā)且無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循

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

深水水下采油樹(shù)安裝及修井控制系統(tǒng)，是深水水下采油樹(shù)的“大腦”，但這個(gè)“大腦”長(zhǎng)期被國(guó)外控制，不僅造價(jià)高昂，而且采辦周期較長(zhǎng)。

2019年7月，由海油發(fā)展工程技術(shù)公司牽頭申報(bào)的“水下采油樹(shù)油管掛坐落管柱及完修井控制系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化及應(yīng)用”通過(guò)審核，深水水下采油樹(shù)安裝及修井控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)攻關(guān)拉開(kāi)序幕。

“我們從未接觸過(guò)深水水下采油樹(shù)安裝及修井控制系統(tǒng)，甚至從來(lái)都沒(méi)有見(jiàn)過(guò)深水水下采油樹(shù)。”項(xiàng)目經(jīng)理張亮說(shuō)，當(dāng)時(shí)MCS設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)僅有4人，且均為人工舉升控制技術(shù)出身。

“跨界”開(kāi)發(fā)且無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循。他們一頭扎進(jìn)資料庫(kù)，查閱國(guó)外專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)400余篇、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范20余項(xiàng)。從酷暑到嚴(yán)冬，從天津臨港車(chē)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(jì)，形成了1000余張圖紙，提交DNV送審設(shè)計(jì)規(guī)格書(shū)68份。

MCS作為整個(gè)系統(tǒng)“靈魂”的控制軟件，是最難啃的骨頭。“開(kāi)發(fā)這套裝備，我心里就想爭(zhēng)一口氣。挑戰(zhàn)技術(shù)難題，干就對(duì)了。”張嶸說(shuō)。

攻關(guān)跑出加速度，深水“大腦”自主造。

沒(méi)有技術(shù)參考，他們就運(yùn)用“中國(guó)大腦”，依靠自己的力量解密一個(gè)又一個(gè)“黑箱”。經(jīng)過(guò)近半年的持續(xù)攻關(guān)，數(shù)萬(wàn)根電纜連接起大大小小上百個(gè)子系統(tǒng)、上萬(wàn)個(gè)元器件，形成完整的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”；上萬(wàn)行的代碼“蝌蚪”，可以有效感知整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，精準(zhǔn)控制水下采油樹(shù)和HPU的一系列動(dòng)作。

“整個(gè)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(yàn)證那天，張嶸笑出了點(diǎn)點(diǎn)淚光。

從圖紙到產(chǎn)品

HPU是深水水下采油樹(shù)安裝及修井控制系統(tǒng)核心驅(qū)動(dòng)設(shè)備，被稱(chēng)為深水水下采油樹(shù)的“心臟”。

“我們攻克了機(jī)電儀耦合系統(tǒng)集成測(cè)試、長(zhǎng)距離液壓輸送和系統(tǒng)清潔度保障工藝，液控單元設(shè)計(jì)壓力等級(jí)較進(jìn)口設(shè)備提高了3倍，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)全海域操作壓力覆蓋。”HPU設(shè)計(jì)研發(fā)課題負(fù)責(zé)人屈少林說(shuō)。

隨著MCS和HPU設(shè)計(jì)方案的推出，深水采油樹(shù)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(wàn)重山”。

“起步晚，就要跑得更快。”控制系統(tǒng)生產(chǎn)負(fù)責(zé)人史軒瑋說(shuō)，“2000余個(gè)零散元器件的三維建模裝配，330多根管線(xiàn)三維布管設(shè)計(jì)，信號(hào)連接1000余個(gè)，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(gè)步驟哪怕有一絲一毫的疏忽，都會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。”

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

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

“軟件與硬件的全自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，攻克了深水水下采油樹(shù)多項(xiàng)技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)深水水下采油樹(shù)安裝及修井控制系統(tǒng)主控站‘零’的突破。”參與項(xiàng)目的深水工程師王星說(shuō)。

賦能中國(guó)深水

4年前，同時(shí)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(jì)團(tuán)隊(duì)，他們攻關(guān)的方向是深水坐落管柱的設(shè)計(jì)研發(fā)，為中國(guó)深水賦能。

隨著中國(guó)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(shù)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(duì)完全未知的領(lǐng)域，這群年輕人沒(méi)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(xiàng)，形成了坐落管柱整體方案，比國(guó)外主流的坐落管柱具有更廣的實(shí)用性。

整體方案有了，詳細(xì)設(shè)計(jì)是擺在面前的一道無(wú)法逾越的難題。

2021年3月，經(jīng)過(guò)8個(gè)月的設(shè)計(jì)攻關(guān)，他們最終完成管柱詳細(xì)設(shè)計(jì)，形成70余份設(shè)計(jì)文件并全部通過(guò)了DNV認(rèn)證審查，同時(shí)申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)。

2022年7月，深水坐落管柱設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行最后的測(cè)試。

“查一遍，再查一遍，集成測(cè)試是正式海上作業(yè)前的最后一道程序，每條管線(xiàn)的密封、每個(gè)動(dòng)作都要嚴(yán)格測(cè)試，確保沒(méi)有任何問(wèn)題。”這是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)共同的理念。在這種理念的指引下，一個(gè)月間，他們完成了30多項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目。

“水下采油樹(shù)油管掛順利安裝到位，水下作業(yè)與測(cè)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(shí)間向研發(fā)團(tuán)隊(duì)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(shù)油管掛的安裝與測(cè)試服務(wù)。這是我國(guó)首套深水坐落管柱在海上油田的成功應(yīng)用。

目前，中國(guó)海油自主設(shè)計(jì)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(shū)，2023年5月，在流花11-1油田第二次成功應(yīng)用。

王世強(qiáng)說(shuō)：“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(guó)樹(shù)’不斷枝繁葉茂，持續(xù)助力我國(guó)深水油氣田高效開(kāi)發(fā)。”

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