文章來源：人民日報海外版 發(fā)布時間：2024-09-27
北緯17度33分，東經(jīng)108度35分，南海樂東22—1氣田。經(jīng)由國產(chǎn)深海采氣樹，天然氣源源不斷涌入海底管匯送上陸地，化作灶頭的火，點亮萬家，悄然影響我們的生活。
水下采油樹和采氣樹是深水油氣田開發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備，兩者有諸多相似之處，是用于連接地層深處油氣和外部運輸管道，像一個智能“水龍頭”控制著油氣開采速度，并實時監(jiān)測和調(diào)整生產(chǎn)情況。這兩種關(guān)鍵設(shè)備涉及數(shù)十項尖端技術(shù)，設(shè)計難度大且加工制造工藝要求高，全球僅有少數(shù)幾家公司掌握其設(shè)計制造能力。近年來，通過聯(lián)合攻關(guān)，國內(nèi)企業(yè)解決了“卡脖子”問題，寫下科技自立自強故事。
我們是如何完成科研攻關(guān)的？這對端牢能源飯碗有何意義？記者進(jìn)行了采訪。
從0到1
國產(chǎn)水下采油樹近年來捷報頻傳：
2021年5月，中國自主研發(fā)的首套淺水水下采油樹系統(tǒng)在渤海海試成功，14個月后成功投產(chǎn)；
2022年6月，中國首套國產(chǎn)化深水水下采油樹在海南投用；
今年2月，首套在國內(nèi)完成總裝的1500米級深水水下采油樹于澄邁油服1號園區(qū)交付投產(chǎn)，成為陵水25—1氣田開發(fā)項目的主要裝備之一；
…………
這，是自主創(chuàng)新的智慧與汗水結(jié)出的碩果。
5年前，36歲的控制技術(shù)專家張嶸，接到一個“跨界”任務(wù)——開展深水水下采油樹安裝及修井控制系統(tǒng)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”。2019年7月，由中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司牽頭申報相關(guān)課題通過，設(shè)計攻關(guān)拉開序幕。
設(shè)計團(tuán)隊僅有4人，均為人工舉升控制技術(shù)出身。在以往的深水完修井作業(yè)中，國外服務(wù)商禁止中方人員進(jìn)入深水水下采油樹水下控制單元。“我們從未接觸過這個系統(tǒng)，甚至從來都沒見過深水水下采油樹，是純‘小白’。”項目經(jīng)理張亮說。
水下采油樹要在水深超過500米、溫度低于6攝氏度的海底低溫高壓環(huán)境中穩(wěn)定工作20年，同時實現(xiàn)對氣井生產(chǎn)油氣流的精準(zhǔn)操控，這對裝備的設(shè)計水平和建造技術(shù)提出了極高要求。
幾名年輕人一頭扎進(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)寒，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，他們完成了主控站硬件系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計，形成1000余張圖紙，提交挪威船級社送審設(shè)計規(guī)格書68份。
“整個系統(tǒng)像被女媧吹了口氣的泥人一樣，在我們手中活了！”張嶸說。2021年12月，系統(tǒng)完成所有功能驗證。
在安裝及修井控制系統(tǒng)中，如果說主控站是“大腦”，作為核心驅(qū)動設(shè)備的液壓單元（HPU）就是“心臟”。“我們攻克了機電儀耦合系統(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3倍，實現(xiàn)國內(nèi)全海域操作壓力覆蓋。”HPU設(shè)計研發(fā)課題負(fù)責(zé)人屈少林說。
2021年10月，中國首套自研深水水下采油樹安裝及修井控制系統(tǒng)核心裝備下線，中國海油拿到首個這一系統(tǒng)的挪威船級社認(rèn)證證書。
歷時3年，經(jīng)過聯(lián)合攻關(guān)，水下生產(chǎn)、水下控制、水下監(jiān)測等多項關(guān)鍵技術(shù)取得突破，國內(nèi)企業(yè)終于掌握了深海采油樹設(shè)計、制造、測試及安裝技術(shù)。2022年5月11日，首套國產(chǎn)化深水水下采油樹在海南鶯歌海海域完成海底安裝，6月投用，標(biāo)志著中國深水油氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)裝備研制邁出關(guān)鍵一步。
齊頭并進(jìn)
在深海采油樹艱苦攻關(guān)的同時，另一支團(tuán)隊正對淺海采油樹發(fā)起攻關(guān)。
距離海平面100米以內(nèi)的水域，被稱為淺水水域。在此深度的油氣田開發(fā)多采用水上平臺的方式進(jìn)行生產(chǎn)，但在典型的淺水水域渤海，航運繁忙、漁業(yè)發(fā)達(dá)，油氣田開發(fā)協(xié)調(diào)較為困難。油氣資源儲備量很高，利用率卻不高。渤海受通航影響制約的油田有幾十個，涉及數(shù)百口油井，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更是上億噸。
研發(fā)淺水采油樹就是為渤海海域特殊情況量身打造的方案。擔(dān)此重任的，是一家民營企業(yè)——威飛海洋。
威飛海洋是一家生產(chǎn)水上油氣開發(fā)設(shè)備的企業(yè)。由水上平臺轉(zhuǎn)為水下生產(chǎn)模式，無疑是全新的挑戰(zhàn)。
相對于深海采油樹，淺水采油樹的研發(fā)會不會更容易？
“淺水采油樹的開發(fā)有其特殊困難。”威飛海洋裝備制造有限公司技術(shù)發(fā)展部部長王濤說，“這是世界首創(chuàng)，國外也沒有先例可循。另外黃河、灤河等河流每年為渤海灣帶來大量沉積物，讓渤海水域能見度很低，給淺水采油樹的設(shè)計和研發(fā)工作帶來很大困難。”
難點就是創(chuàng)新的起點。
材料工程、焊接工藝、水下防腐、海洋生物污損防治，10余個專業(yè)互相配合，1264份圖紙的繪制，450份技術(shù)規(guī)范的編制……淺水水下采油樹系統(tǒng)的1358個零部件的設(shè)計、加工、組裝和測試工作，終于全部完成。2022年7月，首套國產(chǎn)化淺水水下采油樹系統(tǒng)投產(chǎn)應(yīng)用，國產(chǎn)化率達(dá)88%。
威飛海洋自主研發(fā)的淺水水下采油樹，比常規(guī)設(shè)備高度降低近25%，重量降低35%。如今，威飛海洋已在渤海和南海“種”下8棵“樹”，均已完成工程化應(yīng)用。“我們不會就此止步，下一個目標(biāo)是繼續(xù)突破關(guān)鍵部件的設(shè)計和制造，爭取做到100%國產(chǎn)化。”王濤說。
不只是威飛海洋。重慶前衛(wèi)、美鉆能源……為攻克關(guān)鍵技術(shù)裝備，全產(chǎn)業(yè)鏈都行動起來。作為產(chǎn)業(yè)鏈鏈長，中國海油牽頭聯(lián)合國內(nèi)海洋石油裝備研發(fā)制造企業(yè)，對高壓密封、海水防腐、精密加工、深水濕式電氣連接等一系列關(guān)鍵核心技術(shù)難題展開攻關(guān)，最終成功掌握了水下采油樹總體方案設(shè)計、安裝工藝及配套工具設(shè)計、制造與檢驗、工程配套服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)，水下采氣樹技術(shù)也同時獲得突破。
為保證裝備可靠性和功能性，中國海油根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)開展了內(nèi)外壓試驗、高低溫循環(huán)試驗、振動測試等產(chǎn)品性能測試，以及陸地集成測試和海上試驗測試，全部合格。
前景廣闊
油氣資源開發(fā)，為啥一定要用自己的裝備？
成本是重要考量因素。中海油能源發(fā)展股份有限公司水下采油樹系統(tǒng)項目組項目經(jīng)理同武軍算了筆賬：一套采油樹價格高達(dá)幾千萬元，而這只是開始。后面的安裝、維保都面臨高額費用——外方工程師服務(wù)費每人每天數(shù)萬元，一次服務(wù)下來通常需要多人的團(tuán)隊工作數(shù)日，動輒數(shù)百萬元的花費。
這也解釋了一個現(xiàn)象：在許多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，外方很樂意提供全包圓式的“交鑰匙工程”，后期通過服務(wù)費還能賺取源源不斷的高額收入，對核心技術(shù)卻咬死不松口。
據(jù)悉，使用國產(chǎn)深水水下采油樹相較進(jìn)口產(chǎn)品節(jié)約成本約27%，同類裝備規(guī)模化生產(chǎn)后造價有望進(jìn)一步降低。“國內(nèi)的技術(shù)突破也將帶動國際市場變化，打破國外幾家企業(yè)壟斷的局面。”同武軍進(jìn)一步指出，高昂的采購成本也決定了只有在油氣儲量足夠豐富的大油田才具備經(jīng)濟價值，而關(guān)鍵設(shè)備實現(xiàn)國產(chǎn)化，隨著成本降低，可以使許多原本不具備經(jīng)濟效益的海上邊際油氣田得到有效開發(fā)，對帶動海洋油氣裝備相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有積極意義。
南海油氣資源量高達(dá)350億噸，是中國能源的重要接替區(qū)。大部分海洋油田都是水下開發(fā)模式，水下采油樹、采氣樹作為關(guān)鍵裝備市場需求很大，應(yīng)用前景廣闊。
“目前我們已成功構(gòu)建中國海油水下采油樹自主品牌HAILOONG SUBSEA，具備自主設(shè)計、總裝集成、測試認(rèn)證、現(xiàn)場安裝與生產(chǎn)運維一體化核心能力，形成一套完備的中國海油產(chǎn)品質(zhì)控體系文件，為水下高端裝備科技創(chuàng)新應(yīng)用打開了新局面。”同武軍說。
廣闊前景也對產(chǎn)業(yè)鏈提出了更高要求。“項目研發(fā)成功后走向產(chǎn)業(yè)化還有一段路要走。”同武軍表示，“產(chǎn)業(yè)要標(biāo)準(zhǔn)化、低成本、供應(yīng)鏈穩(wěn)定可控，對全環(huán)節(jié)都是一種挑戰(zhàn)，另外產(chǎn)品穩(wěn)定性還需更長時間來驗證。”
推動關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化，也是端牢能源飯碗保障能源安全的必由之路。中國海油董事長汪東進(jìn)表示，中國海油技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊將加快深海油氣水下生產(chǎn)系統(tǒng)配套設(shè)備的國產(chǎn)化研制進(jìn)程，推動高技術(shù)國產(chǎn)裝備在海洋油氣資源勘探開發(fā)過程中的廣泛運用，為提高國內(nèi)能源自給率、保障國家能源安全提供更加可靠的裝備保障。
“李四光摘掉了中國貧油的‘帽子’，如今中國在自主開發(fā)油氣資源的路上闊步向前。”同武軍說，“實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化前景光明，我們還將走向更深更遠(yuǎn)的藍(lán)海。”
【責(zé)任編輯：張宇暉】