深水鉆采團(tuán)隊(duì)進(jìn)行采油樹測試作業(yè)。

水下團(tuán)隊(duì)在甲板測量油管掛密封尺寸。

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

淺水采油樹在水下實(shí)驗(yàn)室測試。

淺水水下采油樹吊裝下水。 威飛海洋供圖

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(diǎn)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(yùn)輸管道，像一個(gè)智能“水龍頭”控制著油氣開采速度，并實(shí)時(shí)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(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，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(qiáng)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(bào)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(gè)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(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)專家張嶸，接到一個(gè)“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(jì)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(bào)相關(guān)課題通過，設(shè)計(jì)攻關(guān)拉開序幕。

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�！拔覀儚奈唇佑|過這個(gè)系統(tǒng)，甚至從來都沒見過深水水下采油樹，是純‘小白’�！表�(xiàng)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(shí)實(shí)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(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。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(xiàng)，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(jì)，形成1000余張圖紙，提交挪威船級社送審設(shè)計(jì)規(guī)格書68份。

“整個(gè)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(yàn)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(dòng)設(shè)備的液壓單元（HPU）就是“心臟”�！拔覀児タ肆藱C(jī)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(jì)壓力等級較進(jìn)口設(shè)備提高3倍，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)全海域操作壓力覆蓋�！盚PU設(shè)計(jì)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(gè)這一系統(tǒng)的挪威船級社認(rèn)證證書。

歷時(shí)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(xiàng)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(jì)、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(shí)，另一支團(tuán)隊(duì)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(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(tái)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(huì)不會(huì)更容易？

“淺水采油樹的開發(fā)有其特殊困難�！蓖�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(jì)和研發(fā)工作帶來很大困難�！�

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(gè)零部件的設(shè)計(jì)、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(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(dòng)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(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，中國海油根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)開展了內(nèi)外壓試驗(yàn)、高低溫循環(huán)試驗(yàn)、振動(dòng)測試等產(chǎn)品性能測試，以及陸地集成測試和海上試驗(yàn)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(xiàng)目組項(xiàng)目經(jīng)理同武軍算了筆賬：一套采油樹價(jià)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(fèi)用——外方工程師服務(wù)費(fèi)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(duì)工作數(shù)日，動(dòng)輒數(shù)百萬元的花費(fèi)。

這也解釋了一個(gè)現(xiàn)象：在許多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，外方很樂意提供全包圓式的“交鑰匙工程”，后期通過服務(wù)費(fèi)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(jià)有望進(jìn)一步降低。“國內(nèi)的技術(shù)突破也將帶動(dòng)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(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發(fā)，對帶動(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(jì)、總裝集成、測試認(rèn)證、現(xiàn)場安裝與生產(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�！蓖�武軍說。

廣闊前景也對產(chǎn)業(yè)鏈提出了更高要求�！绊�(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(shí)間來驗(yàn)證�！�

推動(dòng)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(duì)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(dòng)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(yùn)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�！蓖�武軍說，“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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