一、发展现状

1、国外市场格局

    国际上，水下采油树的关键技术和九成以上的市场被美国的FMC、Cameron、GE、挪威Aker Solutions等厂商所垄断，水下采油树的设计研发已经成熟。

    从国外采油树发展现状可以看出，采油树结构形式模块化，控制系统智能化，制造一体化，测试集成化，正成为采油树的发展趋势。采油树安装工具所适合的管径尺寸范围在变大，即同一种安装工具通过接头改变下放更多部件；采油树的结构变得更为简单，材料耐腐蚀性变得更好，经济性变得更优；采油树下放安装工具变得更为简单，下放安装测试的速度变得更快；采油树的密封性能变得更可靠，密封件的寿命变得更长，更换密封件变得更便捷；采油树向着智能化、自主运行方向发展；采油树可适应水深更深、介质成分更复杂的环境；采油树能适应高温高压的使用工况。

2、国内市场格局

    在国内，由于国外公司技术垄断和专利保护等原因，加之水下采油树的研究工作本身就是一个跨学科的系统化工程，我国在水下采油树的产品研发方面尚处于起步阶段。国内涉足水下采油树的公司有宝鸡石油机械厂、上海神开、江苏金石、重庆前卫及江钻股份等公司。其中宝鸡石油机械厂和上海神开都尚在样机试验阶段，还没有商业化的生产。

2010年，江苏金石集团与美国Argus公司在中国市场推出了国内首个AZ-10型中心孔式水下采油树，该水下采油树属于单孔立式采油树，水下采油树的重量不到25吨，需要5件安装工具，整体组合简单，体积小，可靠性、灵活性高，安装简捷。AZ-10水下采油树应用于边际油田气田的小型井口。AZ-10型中心孔式水下采油树的设计参数符合API 6A、17D以及NACE MR0175设计规范。

AZ-10的结构特点如下：油管悬挂器密封在传统的套管内而不是井口内，具有极大的灵活性，减少了油管悬挂器上的负荷压力，同时保持生产油管与井下的同心效果，易于钻台起重机快速、简单起吊，支持引导绳和无引导绳操作。

2009年至2011年针对流花4-1油田，Kingdream（江钻股份）与中国石油大学（北京）合作共同开发电潜泵采油的卧式采油树，水深300米。

2013年，国家发改委开始启动水下采油树的研发，由重庆前卫、中国海洋石油总公司等共同研发并产业化。同年，应国家工信部要求，开始研制水下立式采油树和水下立式采油树配套工具，分别由重庆前卫、中国海洋石油总公司、中国石油大学（北京）和中石油宝鸡石油机械公司共同研制。

2014年，上海神开制造出水下采油树样机，并开始初步测试。

目前，中海油正在浅水采油树工程示范项目中计划首次将国产浅水采油树工程应用，计划目标油田水深40米，样机加工制造单位为山东科瑞集团下的威飞海洋工程公司，计划投产时间为2022年。

总体而言，我国水下采油树的发展仍处于研制和测试阶段，目前未见有国产水下采油树海上油气田实际用例的报道。

二、关键技术

   1、控制技术

水下采油树控制系统是保障水下生产安全运行的关键，目前得到广泛应用的是复合电液控制系统，由水下控制模块（SCM）、电力/液压及信号传输系统、传感器和执行机构等组成，其核心是水下控制模块。

水下生产控制系统先后经历了直接液压控制、先导液压控制、顺序液压控制、先导电液控制、复合电液控制和正在发展的深水全电控制系统与水下自治控制系统。

2、密封技术

在水下采油树装置中，密封部分占据着举足轻重的地位。采油树内部环境比较恶劣，如高温、高压及强腐蚀，因而对密封的设计提出了很高的要求。一旦密封失效，不仅会造成巨大的经济损失，而且会污染环境，甚至酿成重大事故。

在采油树上安装有各类阀门，阀门上密封的密封性能是衡量阀门质量的一个重要技术指标。2007年Curt Miller统计发现阀门的主要失效形式是密封面磨损、盘根失效及阀杆断裂。所以，密封的寿命决定着阀门的寿命。

采油树中油管头、内部采油树帽、阻塞器及井口连接装置等处的密封往往决定着整个井口装置的施工、工作的成败，一旦密封失效产生泄漏，轻则停工抢修，甚至造成严重的事故。

3、关键零部件技术

水下生产装备设计制造是一个庞大的系统工程，涉及的技术领域非常广泛，跨专业、跨学科的技术领域多、难度大。有些关键零部件仍然需要整体购买国外的现成产品。

如，水下闸阀和节流阀是水下采油树的关键组成部件。作为流体管路的控制装置，技术含量高，其性能直接关系到水下采油树的可靠性和安全性，水下闸阀的基本功能是接通或切断管路介质通道，水下节流阀的基本功能是控制和调节产出油气的流量和压力。国外现有水下阀技术较成熟，国内已有部分阀门厂家开始进行相关产品的研发，但目前未见成熟产品实际应用于工程项目。

4、防腐技术

水下采油生产系统的防腐，包括表面处理和牺牲阳极技术。

表面处理的方式包括防腐内外涂层、镀层等。防腐蚀内涂层可以有效地防止管道的内腐蚀，具有优良的耐蚀性和耐磨性能。考虑到水下操作及监测困难，水下采油树外部防腐采用牺牲阳极，设计寿命至少应在20年以上。

5、试验分析

海水的特殊环境，如海水的腐蚀以及伴随海水深度增加的环境压力，对于水下采油树，尤其是水下阀门的承压性能、耐腐蚀性能、密封性能、动作性能、使用寿命及维护周期都有着较高的要求。对组成水下采油树的各个功能部件，通过环境分析、力学分析、温度分析、故障树分析和性能试验等方法，研究深水条件下该类部件的运作可靠性和失效机理，提高水下采油树的可靠性。

我国当前试验配套条件严重不足，不仅必要的实验室模拟分析和地面单元试验测试条件有限，而且最关键的是没有用于从事海试试验的基地，使得产品性能得不到有效验证，从而使许多研究成果只能停留在文字或纸面上，难以形成产业。