深水鉆采團(tuán)隊(duì)進(jìn)行采油樹(shù)測(cè)試作業(yè)。

水下團(tuán)隊(duì)在甲板測(cè)量油管掛密封尺寸。

深水鉆采團(tuán)隊(duì)進(jìn)行采油樹(shù)海上安裝作業(yè)。 　　海油發(fā)展供圖

淺水采油樹(shù)在水下實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。

淺水水下采油樹(shù)吊裝下水。 　　威飛海洋供圖

延伸閱讀 　　那些開(kāi)采深海寶藏的“國(guó)之重器” 　　“海葵一號(hào)”“海基二號(hào)” 　　“海葵一號(hào)”總高度近90米，總重量約3.7萬(wàn)噸，最大儲(chǔ)油量6萬(wàn)噸，每天可處理原油5600噸。作為原油處理、存儲(chǔ)與外輸?shù)年P(guān)鍵裝備，“海葵一號(hào)”按照南海百年一遇惡劣海況設(shè)計(jì)，可連續(xù)運(yùn)行15年不回塢，在臺(tái)風(fēng)期間能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控生產(chǎn)。 　　“海基二號(hào)”總高度達(dá)428米，總重量超5萬(wàn)噸，是亞洲最高最重的海上原油生產(chǎn)平臺(tái)。平臺(tái)搭載原油工藝和外輸系統(tǒng)、生產(chǎn)水處理系統(tǒng)及電力供應(yīng)系統(tǒng)等300余套設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程水下井口控制、智能油氣開(kāi)采、臺(tái)風(fēng)期間遠(yuǎn)程生產(chǎn)等功能。 　　圖為“海葵一號(hào)”（前）與“海基二號(hào)”（后）。 　　張 鵬攝

“深海一號(hào)” 　　“深海一號(hào)”能源站是我國(guó)自主研發(fā)建造的全球首座十萬(wàn)噸級(jí)深水半潛式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)，在全球首創(chuàng)半潛平臺(tái)立柱儲(chǔ)油，最大儲(chǔ)油量近2萬(wàn)立方米，實(shí)現(xiàn)了凝析油生產(chǎn)、存儲(chǔ)和外輸一體化功能，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)提升我國(guó)海洋資源開(kāi)發(fā)能力、保障國(guó)家能源安全和支撐海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略具有重要意義。 　　圖為“深海一號(hào)”能源站。 　　海油發(fā)展供圖

“海洋石油982” 　　“海洋石油982”半潛式鉆井平臺(tái)是我國(guó)自主投資、建造的第六代深水半潛式鉆井平臺(tái)，型長(zhǎng)104.5米、型寬70.5米、型高37.55米，最大鉆井深度9144米，是全球最先進(jìn)的第六代鉆井平臺(tái)之一。 　　它作為主力鉆井平臺(tái)參與了中國(guó)首個(gè)自營(yíng)超深水大氣田“深海一號(hào)”一期工程的建設(shè)。經(jīng)數(shù)年奮戰(zhàn)，一期工程完工投產(chǎn)，向粵港澳大灣區(qū)輸送民用天然氣。目前，“海洋石油982”半潛式鉆井平臺(tái)又投入了中國(guó)首個(gè)深水高壓大氣田“深海一號(hào)”二期工程的建設(shè)工作，承擔(dān)勘探開(kāi)發(fā)作業(yè)。 　　圖為“海洋石油982”半潛式鉆井平臺(tái)。 　　新華社記者 王毓國(guó)攝

　　北緯17度33分，東經(jīng)108度35分，南海樂(lè)東22—1氣田。經(jīng)由國(guó)產(chǎn)深海采氣樹(shù)，天然氣源源不斷涌入海底管匯送上陸地，化作灶頭的火，點(diǎn)亮萬(wàn)家，悄然影響我們的生活。

　　水下采油樹(shù)和采氣樹(shù)是深水油氣田開(kāi)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(yùn)輸管道，像一個(gè)智能“水龍頭”控制著油氣開(kāi)采速度，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整生產(chǎn)情況。這兩種關(guān)鍵設(shè)備涉及數(shù)十項(xiàng)尖端技術(shù)，設(shè)計(jì)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(jì)制造能力。近年來(lái)，通過(guò)聯(lián)合攻關(guān)，國(guó)內(nèi)企業(yè)解決了“卡脖子”問(wèn)題，寫(xiě)下科技自立自強(qiáng)故事。

　　我們是如何完成科研攻關(guān)的？這對(duì)端牢能源飯碗有何意義？記者進(jìn)行了采訪。

　　從0到1

　　國(guó)產(chǎn)水下采油樹(shù)近年來(lái)捷報(bào)頻傳：

　　2021年5月，中國(guó)自主研發(fā)的首套淺水水下采油樹(shù)系統(tǒng)在渤海海試成功，14個(gè)月后成功投產(chǎn)；

　　2022年6月，中國(guó)首套國(guó)產(chǎn)化深水水下采油樹(shù)在海南投用；

　　今年2月，首套在國(guó)內(nèi)完成總裝的1500米級(jí)深水水下采油樹(shù)于澄邁油服1號(hào)園區(qū)交付投產(chǎn)，成為陵水25—1氣田開(kāi)發(fā)項(xiàng)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(zhuān)家張嶸，接到一個(gè)“跨界”任務(wù)——開(kāi)展深水水下采油樹(shù)安裝及修井控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)攻關(guān)。

　　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”。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(bào)相關(guān)課題通過(guò)，設(shè)計(jì)攻關(guān)拉開(kāi)序幕。

　　設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)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(guó)外服務(wù)商禁止中方人員進(jìn)入深水水下采油樹(shù)水下控制單元。“我們從未接觸過(guò)這個(gè)系統(tǒng)，甚至從來(lái)都沒(méi)見(jiàn)過(guò)深水水下采油樹(shù)，是純‘小白’。”項(xiàng)目經(jīng)理張亮說(shuō)。

　　水下采油樹(shù)要在水深超過(guò)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(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣井生產(chǎn)油氣流的精準(zhǔn)操控，這對(duì)裝備的設(shè)計(jì)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(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)寒，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，他們完成了主控站硬件系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)，形成1000余張圖紙，提交挪威船級(jí)社送審設(shè)計(jì)規(guī)格書(shū)68份。

　　“整個(gè)系統(tǒng)像被女?huà)z吹了口氣的泥人一樣，在我們手中活了！”張嶸說(shuō)。2021年12月，系統(tǒng)完成所有功能驗(yàn)證。

　　在安裝及修井控制系統(tǒng)中，如果說(shuō)主控站是“大腦”，作為核心驅(qū)動(dòng)設(shè)備的液壓?jiǎn)卧�（HPU）就是“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)。

　　2021年10月，中國(guó)首套自研深水水下采油樹(shù)安裝及修井控制系統(tǒng)核心裝備下線，中國(guó)海油拿到首個(gè)這一系統(tǒng)的挪威船級(jí)社認(rèn)證證書(shū)。

　　歷時(shí)3年，經(jīng)過(guò)聯(lián)合攻關(guān)，水下生產(chǎn)、水下控制、水下監(jiān)測(cè)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)取得突破，國(guó)內(nèi)企業(yè)終于掌握了深海采油樹(shù)設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試及安裝技術(shù)。2022年5月11日，首套國(guó)產(chǎn)化深水水下采油樹(shù)在海南鶯歌海海域完成海底安裝，6月投用，標(biāo)志著中國(guó)深水油氣開(kāi)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(shù)艱苦攻關(guān)的同時(shí)，另一支團(tuán)隊(duì)正對(duì)淺海采油樹(shù)發(fā)起攻關(guān)。

　　距離海平面100米以?xún)?nèi)的水域，被稱(chēng)為淺水水域。在此深度的油氣田開(kāi)發(fā)多采用水上平臺(tái)的方式進(jìn)行生產(chǎn)，但在典型的淺水水域渤海，航運(yùn)繁忙、漁業(yè)發(fā)達(dá)，油氣田開(kāi)發(fā)協(xié)調(diào)較為困難。油氣資源儲(chǔ)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(gè)，涉及數(shù)百口油井，每年幾百萬(wàn)噸原油產(chǎn)量不能釋放，受制約難動(dòng)用的原油儲(chǔ)量更是上億噸。

　　研發(fā)淺水采油樹(shù)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(yíng)企業(yè)——威飛海洋。

　　威飛海洋是一家生產(chǎn)水上油氣開(kāi)發(fā)設(shè)備的企業(yè)。由水上平臺(tái)轉(zhuǎn)為水下生產(chǎn)模式，無(wú)疑是全新的挑戰(zhàn)。

　　相對(duì)于深海采油樹(shù)，淺水采油樹(shù)的研發(fā)會(huì)不會(huì)更容易？

　　“淺水采油樹(shù)的開(kāi)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(zhǎng)王濤說(shuō)，“這是世界首創(chuàng)，國(guó)外也沒(méi)有先例可循。另外黃河、灤河等河流每年為渤海灣帶來(lái)大量沉積物，讓渤海水域能見(jiàn)度很低，給淺水采油樹(shù)的設(shè)計(jì)和研發(fā)工作帶來(lái)很大困難。”

　　難點(diǎn)就是創(chuàng)新的起點(diǎn)。

　　材料工程、焊接工藝、水下防腐、海洋生物污損防治，10余個(gè)專(zhuān)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(shù)系統(tǒng)的1358個(gè)零部件的設(shè)計(jì)、加工、組裝和測(cè)試工作，終于全部完成。2022年7月，首套國(guó)產(chǎn)化淺水水下采油樹(shù)系統(tǒng)投產(chǎn)應(yīng)用，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)88%。

　　威飛海洋自主研發(fā)的淺水水下采油樹(shù)，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(shù)”，均已完成工程化應(yīng)用。“我們不會(huì)就此止步，下一個(gè)目標(biāo)是繼續(xù)突破關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)和制造，爭(zhēng)取做到100%國(guó)產(chǎn)化。”王濤說(shuō)。

　　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(dòng)起來(lái)。作為產(chǎn)業(yè)鏈鏈長(zhǎng)，中國(guó)海油牽頭聯(lián)合國(guó)內(nèi)海洋石油裝備研發(fā)制造企業(yè)，對(duì)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(kāi)攻關(guān)，最終成功掌握了水下采油樹(shù)總體方案設(shè)計(jì)、安裝工藝及配套工具設(shè)計(jì)、制造與檢驗(yàn)、工程配套服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)，水下采氣樹(shù)技術(shù)也同時(shí)獲得突破。

　　為保證裝備可靠性和功能性，中國(guó)海油根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展了內(nèi)外壓試驗(yàn)、高低溫循環(huán)試驗(yàn)、振動(dòng)測(cè)試等產(chǎn)品性能測(cè)試，以及陸地集成測(cè)試和海上試驗(yàn)測(cè)試，全部合格。

　　前景廣闊

　　油氣資源開(kāi)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(shù)系統(tǒng)項(xiàng)目組項(xiàng)目經(jīng)理同武軍算了筆賬：一套采油樹(shù)價(jià)格高達(dá)幾千萬(wàn)元，而這只是開(kāi)始。后面的安裝、維保都面臨高額費(fèi)用——外方工程師服務(wù)費(fèi)每人每天數(shù)萬(wàn)元，一次服務(wù)下來(lái)通常需要多人的團(tuán)隊(duì)工作數(shù)日，動(dòng)輒數(shù)百萬(wàn)元的花費(fèi)。

　　這也解釋了一個(gè)現(xiàn)象：在許多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，外方很樂(lè)意提供全包圓式的“交鑰匙工程”，后期通過(guò)服務(wù)費(fèi)還能賺取源源不斷的高額收入，對(duì)核心技術(shù)卻咬死不松口。

　　據(jù)悉，使用國(guó)產(chǎn)深水水下采油樹(shù)相較進(jìn)口產(chǎn)品節(jié)約成本約27%，同類(lèi)裝備規(guī)模化生產(chǎn)后造價(jià)有望進(jìn)一步降低。“國(guó)內(nèi)的技術(shù)突破也將帶動(dòng)國(guó)際市場(chǎng)變化，打破國(guó)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(gòu)成本也決定了只有在油氣儲(chǔ)量足夠豐富的大油田才具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而關(guān)鍵設(shè)備實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，隨著成本降低，可以使許多原本不具備經(jīng)濟(jì)效益的海上邊際油氣田得到有效開(kāi)發(fā)，對(duì)帶動(dòng)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(guó)能源的重要接替區(qū)。大部分海洋油田都是水下開(kāi)發(fā)模式，水下采油樹(shù)、采氣樹(shù)作為關(guān)鍵裝備市場(chǎng)需求很大，應(yīng)用前景廣闊。

　　“目前我們已成功構(gòu)建中國(guó)海油水下采油樹(shù)自主品牌HAILOONG SUBSEA，具備自主設(shè)計(jì)、總裝集成、測(cè)試認(rèn)證、現(xiàn)場(chǎng)安裝與生產(chǎn)運(yùn)維一體化核心能力，形成一套完備的中國(guó)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(kāi)了新局面。”同武軍說(shuō)。

　　廣闊前景也對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈提出了更高要求。“項(xiàng)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(duì)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(zhǎng)時(shí)間來(lái)驗(yàn)證。”

　　推動(dòng)關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，也是端牢能源飯碗保障能源安全的必由之路。中國(guó)海油董事長(zhǎng)汪東進(jìn)表示，中國(guó)海油技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)將加快深海油氣水下生產(chǎn)系統(tǒng)配套設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化研制進(jìn)程，推動(dòng)高技術(shù)國(guó)產(chǎn)裝備在海洋油氣資源勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的廣泛運(yùn)用，為提高國(guó)內(nèi)能源自給率、保障國(guó)家能源安全提供更加可靠的裝備保障。

　　“李四光摘掉了中國(guó)貧油的‘帽子’，如今中國(guó)在自主開(kāi)發(fā)油氣資源的路上闊步向前。”同武軍說(shuō)，“實(shí)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。”

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