5月11日,我國(guó)首套國(guó)产化深水水下采油树在海南莺歌海海域完成海底安装,该设备是中國(guó)海油牵头实施的水下油气生产系统工程化示范项目的重要部分(fēn),标志(zhì)着我國(guó)深水油气开发关键技术装备研制迈出关键一步。此次中國(guó)海油实施的500米级水下油气生产系统工程化示范应用(yòng)项目,标志(zhì)着我國(guó)具备了成套装备的设计建造和应用(yòng)能(néng)力。
水下生产系统是开发深水油气田的关键装备,包括水下井口、水下采油树、水下控制系统、水下管汇等设备。長(cháng)期以来,全球仅有(yǒu)5家欧美公司掌握水下生产系统的集成制造技术,导致该设备采办周期長(cháng)、价格高、维保难。2018年,中國(guó)海油主动作為(wèi),大胆提出需要采用(yòng)自主研发500米级水下装备开发深水油气,加快推动深水关键核心技术突破。
500米水深的水压相当于约50倍的大气压力,面对海底低温和复杂地貌等错综复杂的环境、20年免维护的苛刻条件,水下设备的密封强度、材料的承压能(néng)力、工艺质量等面临峻的技术挑战,没有(yǒu)试错的机会,任何疏忽都可(kě)能(néng)造成无法挽回的巨大损失。
即便如此,负责500米级水下油气生产系统工程化示范应用(yòng)项目开发设计方案的中海油研究总院院長(cháng)米立军认為(wèi),水下生产系统是中國(guó)走向深海进程中的重要一环,已经积累了十余年的水下设计经验,用(yòng)自主技术开发南海深水油气,是海油人义不容辞的责任。
要实现水下装备自主化,就必须先实现水下设计技术的自主能(néng)力。然而,自主开展水下生产系统设计谈何容易,一是國(guó)内水下技术团队处于刚刚起步的阶段,具有(yǒu)深水工程经验的人才屈指可(kě)数;二是國(guó)内水下装备技术成熟度普遍较低,尚未形成完整的水下生产系统装备产业链;三是缺少系统性的技术體(tǐ)系。為(wèi)了从源头把控自主设计水下生产系统的可(kě)靠性,中海油研究总院在设计源头全面摸排、充分(fēn)识别了水下生产系统方案风险。但是,國(guó)际上通用(yòng)的分(fēn)析方案是基于成熟零部件的水下生产系统,而本项目研制的水下设备普遍采用(yòng)國(guó)内的零部件。如何把控首台套产品应用(yòng)风险,依靠原有(yǒu)常规技术手段非常有(yǒu)限。
為(wèi)保障此次示范工程顺利实施和运行,研究团队在充分(fēn)消化吸收國(guó)际上水下产品标准和技术管理(lǐ)的基础上,因地制宜,开发了一套基于自主研发水下生产系统的技术成熟度评體(tǐ)系,对每个设备的几百件关键零部件进行“庖丁解牛”般的逐项分(fēn)析,最终评估合格后才能(néng)进行应用(yòng),以确保产品的高可(kě)靠性,从源头上把控首台套产品的实施风险。
要顺利应用(yòng)自主研发的水下装备,除了按照國(guó)际上最严苛的产品标准进行研制和测试外,必须得到权威第三方机构的全程见证和准入认可(kě)。因此,照搬國(guó)外水下装备技术肯定是行不通的,必须依靠自主攻关来获得國(guó)际准入认可(kě)。
在水下控制系统的研发过程中,中海油研究总院完成了总體(tǐ)方案设计,实现了六大核心关键技术的突破,為(wèi)产品研制奠定了基础。通过三年多(duō)的技术攻关,中國(guó)海油牵头联合國(guó)内中船集团等16家单位已具备了水下“四大金刚”的自主研发能(néng)力。以本项目研制的水下采油树為(wèi)例,包括各类阀组、控制模块等零部件数量多(duō)达2591件,自主研发率高达90%以上。
在水下井口历时18个月的研发过程中,实现了三大高性能(néng)技术革新(xīn),开展81项工厂测试和28项陆地水环境扩展测试,充分(fēn)验证了可(kě)靠性和功能(néng)性,并顺利取得了國(guó)内和國(guó)外船级社的双证认可(kě)。
目前,我國(guó)首个500米级全水下生产系统已经顺利完成海试和集成测试,即将进入海上安装阶段,预计2022年底前实现示范运行。
中國(guó)海油首席科(kē)學(xué)家、科(kē)研攻关项目项目長(cháng)謝(xiè)玉洪表示,只有(yǒu)突破深水水下生产系统的研制,才能(néng)把打开深海油气勘探开发的钥匙牢牢掌握在自己手里。未来,中國(guó)海油将持续加强原创性、引领性科(kē)技攻关,用(yòng)具有(yǒu)自主产权的装备开发海洋油气资源,努力為(wèi)保障國(guó)家能(néng)源安全作出更多(duō)更大贡献。