我國深水油氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)裝備研制獲重要突破

2022年5月11日，我國首套國產(chǎn)化深水水下采油樹在海南鶯歌海海域完成海底安裝，該設(shè)備是中國海油牽頭實(shí)施的水下油氣生產(chǎn)系統(tǒng)工程化示范項(xiàng)目的重要部分，標(biāo)志著我國深水油氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)裝備研制邁出關(guān)鍵一步。此次中國海油實(shí)施的500 m級水下油氣生產(chǎn)系統(tǒng)工程化示范應(yīng)用項(xiàng)目，標(biāo)志著我國具備了成套裝備的設(shè)計(jì)建造和應(yīng)用能力。

水下生產(chǎn)系統(tǒng)是開發(fā)深水油氣田的關(guān)鍵裝備，包括水下井口、水下采油樹、水下控制系統(tǒng)、水下管匯等設(shè)備。長期以來，全球僅有5家歐美公司掌握水下生產(chǎn)系統(tǒng)的集成制造技術(shù)，導(dǎo)致該設(shè)備采辦周期長、價(jià)格高、維保難。2018年，中國海油主動(dòng)作為，大膽提出需要采用自主研發(fā)500 m級水下裝備開發(fā)深水油氣，加快推動(dòng)深水關(guān)鍵核心技術(shù)突破。

500 m水深的水壓相當(dāng)于約50倍的大氣壓力，面對海底低溫和復(fù)雜地貌等錯(cuò)綜復(fù)雜的環(huán)境、20年免維護(hù)的苛刻條件，水下設(shè)備的密封強(qiáng)度、材料的承壓能力、工藝質(zhì)量等面臨嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)，沒有試錯(cuò)的機(jī)會(huì)，任何疏忽都可能造成無法挽回的巨大損失。

即便如此，負(fù)責(zé)500 m級水下油氣生產(chǎn)系統(tǒng)工程化示范應(yīng)用項(xiàng)目開發(fā)設(shè)計(jì)方案的中海油研究總院院長米立軍認(rèn)為，水下生產(chǎn)系統(tǒng)是中國走向深海進(jìn)程中的重要一環(huán)，已經(jīng)積累了十余年的水下設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，用自主技術(shù)開發(fā)南海深水油氣，是海油人義不容辭的責(zé)任。

要實(shí)現(xiàn)水下裝備自主化，就必須先實(shí)現(xiàn)水下設(shè)計(jì)技術(shù)的自主能力。然而，自主開展水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)談何容易，一是國內(nèi)水下技術(shù)團(tuán)隊(duì)處于剛剛起步的階段，具有深水工程經(jīng)驗(yàn)的人才屈指可數(shù);二是國內(nèi)水下裝備技術(shù)成熟度普遍較低，尚未形成完整的水下生產(chǎn)系統(tǒng)裝備產(chǎn)業(yè)鏈;三是缺少系統(tǒng)性的技術(shù)體系。為了從源頭把控自主設(shè)計(jì)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性，中海油研究總院在設(shè)計(jì)源頭全面摸排、充分識(shí)別了水下生產(chǎn)系統(tǒng)方案風(fēng)險(xiǎn)。但是，國際上通用的分析方案是基于成熟零部件的水下生產(chǎn)系統(tǒng)，而本項(xiàng)目研制的水下設(shè)備普遍采用國內(nèi)的零部件。如何把控首臺(tái)套產(chǎn)品應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，依靠原有常規(guī)技術(shù)手段非常有限。

為保障此次示范工程順利實(shí)施和運(yùn)行，研究團(tuán)隊(duì)在充分消化吸收國際上水下產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)管理的基礎(chǔ)上，因地制宜，開發(fā)了一套基于自主研發(fā)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)成熟度評價(jià)體系，對每個(gè)設(shè)備的幾百件關(guān)鍵零部件進(jìn)行“庖丁解牛”般的逐項(xiàng)分析，最終評估合格后才能進(jìn)行應(yīng)用，以確保產(chǎn)品的高可靠性，從源頭上把控首臺(tái)套產(chǎn)品的實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。

要順利應(yīng)用自主研發(fā)的水下裝備，除了按照國際上最嚴(yán)苛的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研制和測試外，必須得到權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)的全程見證和準(zhǔn)入認(rèn)可。因此，照搬國外水下裝備技術(shù)肯定是行不通的，必須依靠自主攻關(guān)來獲得國際準(zhǔn)入認(rèn)可。

在水下控制系統(tǒng)的研發(fā)過程中，中海油研究總院完成了總體方案設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了6大核心關(guān)鍵技術(shù)的突破，為產(chǎn)品研制奠定了基礎(chǔ)。通過3年多的技術(shù)攻關(guān)，中國海油牽頭聯(lián)合國內(nèi)中船集團(tuán)等16家單位已具備了水下“四大金剛”的自主研發(fā)能力。以本項(xiàng)目研制的水下采油樹為例，包括各類閥組、控制模塊等零部件數(shù)量多達(dá)2 591件，自主研發(fā)率高達(dá)90%以上。

在水下井口歷時(shí)18個(gè)月的研發(fā)過程中，實(shí)現(xiàn)了三大高性能技術(shù)革新，開展81項(xiàng)工廠測試和28項(xiàng)陸地水環(huán)境擴(kuò)展測試，充分驗(yàn)證了可靠性和功能性，并順利取得了國內(nèi)和國外船級社的雙證認(rèn)可。

目前，我國首個(gè)500 m級全水下生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)順利完成海試和集成測試，即將進(jìn)入海上安裝階段，預(yù)計(jì)2022年底前實(shí)現(xiàn)示范運(yùn)行。

中國海油首席科學(xué)家、科研攻關(guān)項(xiàng)目項(xiàng)目長謝玉洪表示，只有突破深水水下生產(chǎn)系統(tǒng)的研制，才能把打開深海油氣勘探開發(fā)的鑰匙牢牢掌握在自己手里。未來，中國海油將持續(xù)加強(qiáng)原創(chuàng)性、引領(lǐng)性科技攻關(guān)，用具有自主產(chǎn)權(quán)的裝備開發(fā)海洋油氣資源，努力為保障國家能源安全作出更多更大貢獻(xiàn)。

（來源：科技日報(bào)）