在310米海底安装采油树

在310米海底安装采油树（主题）

(资料图片仅供参考)

工人日报—中工网记者 张玺 通讯员 张娅

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水下采油树是石油工业领域中用于水下生产系统的一种核心设备，是用于连接来自地层深处油气和外部油气的运输管道，历经近40个月的攻坚克难，他们将“国树”安全高效安装到310米海底。

上月底，控制技术专家张嵘怎么也没想到，在台风肆虐之时，他最担心的，竟是一棵“树”。

“生产人员已有序撤离，油田生产模式切换至无人值守模式，我国首套深水水下采油树运行正常。”直到一个声音在电话那头响起，他才如释重负。

水下采油树是石油工业领域中用于水下生产系统的一种核心设备,用于连接来自地层深处油气和外部油气的运输管道。它的作用如同井口的智能“水龙头”，控制着油气的开采速度，并对生产情况进行实时监测和调整，是深水油气田开发的一种关键设备。

张嵘所在的海油发展工程技术公司，历经近40个月的攻坚克难，自主完成包括主控站（MCS）、液压单元（HPU）、脐带缆系统和坐落管柱在内的首套深水水下采油树安装及修井控制系统设计研发制造，通过DNV（挪威船级社）认证，并将“国树”安全高效安装到310米海底。

随着我国首套自主研发深水油气水下生产系统投用，标志着我国深水油气开发关键技术装备研制取得重大突破，具备了深水水下采油树成套装备的设计建造和应用能力。

“跨界”开发且无经验可循

4年前，36岁的张嵘接到一项重要且极具挑战性的任务——开展深水水下采油树安装及修井控制系统的设计攻关。

深水水下采油树安装及修井控制系统，是深水水下采油树的“大脑”，但这个“大脑”长期被国外控制，不仅造价高昂，而且采办周期较长。

2019年7月，由海油发展工程技术公司牵头申报的“水下采油树油管挂坐落管柱及完修井控制系统国产化及应用”通过审核，深水水下采油树安装及修井控制系统设计攻关拉开序幕。

“我们从未接触过深水水下采油树安装及修井控制系统，甚至从来都没有见过深水水下采油树。”项目经理张亮说，当时MCS设计团队仅有4人，且均为人工举升控制技术出身。

“跨界”开发且无经验可循。他们一头扎进资料库，查阅国外专业文献400余篇、行业标准规范20余项。从酷暑到严冬，从天津临港车间到惠州大亚湾基地，他们数月如一日挑灯夜战。

2021年5月，他们完成了MCS硬件系统详细设计，形成了1000余张图纸，提交DNV送审设计规格书68份。

MCS作为整个系统“灵魂”的控制软件，是最难啃的骨头。“开发这套装备，我心里就想争一口气。挑战技术难题，干就对了。”张嵘说。

攻关跑出加速度，深水“大脑”自主造。

没有技术参考，他们就运用“中国大脑”，依靠自己的力量解密一个又一个“黑箱”。经过近半年的持续攻关，数万根电缆连接起大大小小上百个子系统、上万个元器件，形成完整的“神经网络”；上万行的代码“蝌蚪”，可以有效感知整个系统的运行状态，精准控制水下采油树和HPU的一系列动作。

“整个系统就像泥人在我们手中‘活’了！” 2021年12月，系统完成所有功能验证那天，张嵘笑出了点点泪光。

从图纸到产品

HPU是深水水下采油树安装及修井控制系统核心驱动设备，被称为深水水下采油树的“心脏”。

“我们攻克了机电仪耦合系统集成测试、长距离液压输送和系统清洁度保障工艺，液控单元设计压力等级较进口设备提高了3倍，实现国内全海域操作压力覆盖。”HPU设计研发课题负责人屈少林说。

随着MCS和HPU设计方案的推出，深水采油树成品制造向前迈进了一大步。然而，从图纸到产品，中间仍隔着“千条河、万重山”。

“起步晚，就要跑得更快。”控制系统生产负责人史轩玮说，“2000余个零散元器件的三维建模装配，330多根管线三维布管设计，信号连接1000余个，配置关键技术协议完成与水下系统的沟通与监控，任何一个步骤哪怕有一丝一毫的疏忽，都会影响产品的质量。”

一天下午，一些部件的设计布局与制造安装出现运行不佳的情况，项目组立即决定修改设计布局。经过15个小时的测算与调整，天色已经微亮，项目组与制造车间10余人在第3次尝试后，终于成功完成器件安装。

经过近两年的汗水浇灌，我国首套自研深水水下采油树安装及修井控制系统核心装备，终于在2021年10月下线。中国海油拿到了第一张深水水下采油树安装及修井控制系统DNV认证证书。

“软件与硬件的全自主设计开发，攻克了深水水下采油树多项技术难题，实现了中国深水水下采油树安装及修井控制系统主控站‘零’的突破。”参与项目的深水工程师王星说。

赋能中国深水

4年前，同时成立的，还有一支由鞠少栋博士带领6位青年骨干组成的海油发展工程技术公司设计团队，他们攻关的方向是深水坐落管柱的设计研发，为中国深水赋能。

随着中国海油逐渐挺进深水，将不可避免地大量使用深水坐落管柱系统，进行采油树油挂管的送入挂坐及锁定等作业，并将之作为完井、清井放喷、后期修井和增产作业的主要井控屏障。

面对完全未知的领域，这群年轻人没有退缩，他们共查阅外文文献300多篇、相关标准20多项，形成了坐落管柱整体方案，比国外主流的坐落管柱具有更广的实用性。

整体方案有了，详细设计是摆在面前的一道无法逾越的难题。

2021年3月，经过8个月的设计攻关，他们最终完成管柱详细设计，形成70余份设计文件并全部通过了DNV认证审查，同时申请发明专利2项。

2022年7月，深水坐落管柱设计团队进行最后的测试。

“查一遍，再查一遍，集成测试是正式海上作业前的最后一道程序，每条管线的密封、每个动作都要严格测试，确保没有任何问题。”这是设计团队共同的理念。在这种理念的指引下，一个月间，他们完成了30多项测试项目。

“水下采油树油管挂顺利安装到位，水下作业与测试工作全部完成并顺利回收坐落管柱，我们做到了！”出海作业的工程师王世强第一时间向研发团队发送了消息。

当年10月，深水坐落管柱顺利在流花11-1油田完成深水水下采油树油管挂的安装与测试服务。这是我国首套深水坐落管柱在海上油田的成功应用。

目前，中国海油自主设计研制的适用于500米水深的深水坐落管柱产品已取得DNV认证证书，2023年5月，在流花11-1油田第二次成功应用。

王世强说：“下一步，我们将在1500米水深电液复合控制深水完修井工具装备方向持续攻关，打造系列化成套技术装备，让‘国树’不断枝繁叶茂，持续助力我国深水油气田高效开发。”

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