油氣田地面工程技術(shù)進(jìn)展

郭琦，金龍，江鵬

(1.中國(guó)石油國(guó)際勘探開發(fā)有限公司，北京 100034；2.中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司北京設(shè)計(jì)分公司，北京 100085)

0 引言

隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，對(duì)于油氣能源需求不斷擴(kuò)大，同時(shí)油氣田工程也得到了廣泛發(fā)展，到目前為止形成了較為復(fù)雜、龐大的工程系統(tǒng)，以滿足不斷增長(zhǎng)的油氣要求。文章通過(guò)對(duì)近幾年油氣田地面工程相關(guān)技術(shù)成果進(jìn)行系統(tǒng)研究，在有效總結(jié)分析基礎(chǔ)上，說(shuō)明了油氣田地面工程技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，系統(tǒng)分析整體發(fā)展方向，促進(jìn)油氣田地面工程技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展。

1 油氣田地面工程相關(guān)技術(shù)成果分析

1.1 二次油田開發(fā)中地面工程關(guān)鍵技術(shù)

融合了注水井穩(wěn)定配水、常溫原油脫水、常溫集輸不加熱、常溫污水處理、油井單管串接、油井軟件計(jì)量、站場(chǎng)布局優(yōu)化等技術(shù)的簡(jiǎn)化優(yōu)化技術(shù)體系，進(jìn)一步改善了華北、大港、吉林和大慶等代表老油田進(jìn)入特高含水開發(fā)階段后，地面系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)行能耗增加、技術(shù)工藝不適應(yīng)、安全環(huán)保隱患和較高的系統(tǒng)維護(hù)成本等問(wèn)題。

吉林某個(gè)油田實(shí)施整體改造過(guò)程中，通過(guò)簡(jiǎn)化、優(yōu)化流程技術(shù)，將原本的三個(gè)聯(lián)合站統(tǒng)一合成為一座油田，同時(shí)將原本數(shù)量為26 個(gè)的接轉(zhuǎn)站簡(jiǎn)化成5 個(gè)，取消原本的86 座計(jì)量間，縮減單井管線312.9 km，減少59 臺(tái)加熱爐，平均每年可節(jié)約1.25 億元的運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)還能夠進(jìn)一步把原本數(shù)量為3 個(gè)的采油廠進(jìn)一步減少成1 個(gè)，將整體用工數(shù)量控制在800 人，成本控制明顯，工藝效果突出，成為中國(guó)油氣田地面工程的優(yōu)化典范。大港某個(gè)油田的優(yōu)化過(guò)程中，取消了168 座配水間和205 座計(jì)量站，同時(shí)將所有接轉(zhuǎn)站進(jìn)行停用處理，整體用工數(shù)量減少約500 人，相關(guān)勞動(dòng)組織方式也進(jìn)一步從四級(jí)管理模式轉(zhuǎn)化為三級(jí)管理模式。華北某一油氣田于全面簡(jiǎn)化重組過(guò)程中，通過(guò)單管串聯(lián)集油工藝以及軟件量油等技術(shù)優(yōu)化操作，進(jìn)一步減少了約60 座計(jì)量站。同時(shí)地面布局模式也從原本的三級(jí)布站簡(jiǎn)化變成一級(jí)半布站，有效減少135 名的人員用工，平均每年能夠節(jié)約2314 萬(wàn)元的成本。2011 年，中國(guó)石油新增約一萬(wàn)口新的采油井，如果根據(jù)傳統(tǒng)常規(guī)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，需額外增加計(jì)量站約一千座，通過(guò)應(yīng)用上述優(yōu)化技術(shù)，反而使計(jì)量站數(shù)量在原基礎(chǔ)上減少38 座，降低了投入成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 低滲透油田經(jīng)濟(jì)開發(fā)中的地面工程技術(shù)

以高效集中處理設(shè)備、穩(wěn)流配水、自動(dòng)投球清蠟、軟件計(jì)量、單管環(huán)狀摻水集油、叢式井單管串接技術(shù)為核心的地面低成本技術(shù)工藝，使得大慶油田和長(zhǎng)慶油田所代表的低滲透油田得以效益開發(fā)。長(zhǎng)慶某油田的原油從井口至聯(lián)合站從原本的四級(jí)、五級(jí)優(yōu)化成二級(jí)和三級(jí)，同時(shí)油田的百萬(wàn)噸建設(shè)產(chǎn)能所需站、庫(kù)也得到了有效簡(jiǎn)化，從原本的22 座進(jìn)一步控制到5 座。大慶某油田實(shí)施地面工程建設(shè)中，主要通過(guò)簡(jiǎn)化技術(shù)、采用節(jié)能化設(shè)備、地面地下一體化技術(shù)、優(yōu)化注水方式、優(yōu)化集輸參數(shù)、優(yōu)化整體布局和整體方案優(yōu)化的措施，初步實(shí)現(xiàn)廠界管理、集油半徑、摻水參數(shù)和集油工藝的全面突破。地面工程建設(shè)中的單井投資金額減少10%左右( 約節(jié)約2 億資金)，平均每年節(jié)約3600 萬(wàn)元的運(yùn)行費(fèi)用[1]。

1.3 稠油油田節(jié)能高效開發(fā)技術(shù)

以采出水回用鍋爐、熱能綜合利用、高溫采出水處理、高溫脫水處理、蒸汽相關(guān)干度計(jì)量分配和大型過(guò)熱蒸汽注氣鍋爐等作為核心技術(shù)的地面工程技術(shù)能夠促進(jìn)針對(duì)稠油油田的節(jié)能高效開發(fā)。新疆油田和遼河油田分別采用重核催化強(qiáng)化絮凝凈水技術(shù)、污泥吸附技術(shù)、旋流反應(yīng)、離子調(diào)整和大孔弱酸樹脂軟化、高效斜板氣浮、調(diào)節(jié)緩沖技術(shù)，針對(duì)稠油采出水實(shí)施全面深度處理后，回用熱采鍋爐，促進(jìn)稠油采水實(shí)現(xiàn)全面資源化有效利用，進(jìn)一步減少了清水用量，并有效回收相關(guān)熱能，節(jié)約燃料，同時(shí)也有效預(yù)防過(guò)剩含油采出水出現(xiàn)回灌以及外排等問(wèn)題，創(chuàng)造了巨大的環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。發(fā)展到目前為止，相關(guān)技術(shù)已在13 個(gè)稠油污水處理站中得到了有效地應(yīng)用和推廣，平均每年能夠創(chuàng)造出6 億元的經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 三次采油地面工程技術(shù)

大慶油田主要代表配注工藝技術(shù)主要是一泵多井、分散注入和集中配置，除此之外，還有含聚合物的原油脫水工藝，即一段脫除游離水，二段電化學(xué)脫水，相關(guān)采出水處理技術(shù)為石英砂層的雙層過(guò)濾技術(shù)以及氣浮分離、曝氣沉降工藝，通過(guò)三種技術(shù)工藝共同組成了三次采油中的地面工程配套技術(shù)，使相關(guān)注入和配制工藝得到了有效優(yōu)化，同時(shí)進(jìn)一步減少了配置設(shè)備投入，改善了三次采油過(guò)程中油田含油污水較高成本支出以及原油破乳脫水難題，提升了整體處理效率，能夠使污水處理和原油脫水工作順利達(dá)標(biāo)。與初期應(yīng)用聚合物驅(qū)動(dòng)工業(yè)化的應(yīng)用狀況相比，單井平均建設(shè)投資大概可減少40%[2]。

1.5 一體化集成技術(shù)

中國(guó)石油各個(gè)油氣田根據(jù)自身發(fā)展需求和發(fā)展特征，全面轉(zhuǎn)化建設(shè)方法和建設(shè)理念，針對(duì)一體化集成裝置展開大力研發(fā)和推廣，以期有效取代油氣田中的常規(guī)大型站場(chǎng)以及中小站場(chǎng)生產(chǎn)單元，使地面工藝得到了有效優(yōu)化，節(jié)約建設(shè)用地、提升整體管理水平、轉(zhuǎn)變了管理方式、減少投資成本、縮減管理操作人員、縮短建設(shè)周期，同時(shí)還提升了各類散、小、偏、遠(yuǎn)油田的開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益。如長(zhǎng)慶油田所研制出來(lái)的油氣混輸集成裝置，取代了常規(guī)模式下的小型接轉(zhuǎn)站，使整體建設(shè)工期減少約50%，整體占地面積有效節(jié)約60%，工程投資總額有效減少20%，同時(shí)利用遠(yuǎn)程控制終端，初步實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。西南某一油氣田研制的天然氣一體化集氣集成裝置取代了常規(guī)的小型集氣站，使整個(gè)用地面積節(jié)約50%，建設(shè)工期減少50%，工程投資總額縮減46%。

2 地面工程技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向分析

2.1 不斷強(qiáng)化技術(shù)科研攻關(guān)和科技創(chuàng)新

針對(duì)油氣田相關(guān)地面工程，在適用的條件和范圍下，在全面推廣擴(kuò)大各種先進(jìn)工藝和成熟工藝基礎(chǔ)上，應(yīng)高度重視科技創(chuàng)新，全面實(shí)施科研攻關(guān)，從而形成一組擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專業(yè)技術(shù)和核心技術(shù)，促進(jìn)油氣田地面工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展。針對(duì)國(guó)內(nèi)不同油氣田地面工程的主要類似工藝流程和布局，應(yīng)該將未來(lái)科技攻關(guān)和科技創(chuàng)新的具體工作重點(diǎn)放到以下七個(gè)方面：第一，應(yīng)該全面實(shí)施軟件計(jì)量、井下節(jié)流、穩(wěn)流配水、油氣混輸?shù)认冗M(jìn)工藝技術(shù)，加強(qiáng)可靠性和適應(yīng)性研究工作，不斷推廣并開拓應(yīng)用范圍；第二，應(yīng)該促進(jìn)三高氣田安全技術(shù)持續(xù)深化研究，從而使氣田能夠長(zhǎng)久實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，同時(shí)要科學(xué)確定建設(shè)安全化標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)安全化設(shè)施和技術(shù)的相關(guān)投資進(jìn)行合理取件內(nèi)的控制；第三，應(yīng)該不斷加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)研究工作，同時(shí)在原油穩(wěn)定和回收伴生氣、采出水處理和原油低溫脫水處理、常溫集油等方面不斷加大推廣力度和進(jìn)一步研發(fā)的力度；第四，在天然氣相關(guān)處理工藝中要努力獲得全新發(fā)展和突破，包括在天然氣高效脫硫脫碳工藝、高效脫硫脫碳工藝、硫磺回收技術(shù)、生物脫硫、膜分離、尾氣處理技術(shù)、超大型天然氣處理裝置、高效脫烴脫水技術(shù)、酸氣回注等方面，要不斷擴(kuò)大研究力度，增加研究投入，為形成自主創(chuàng)新的產(chǎn)品和技術(shù)下功夫；第五，在常規(guī)的稠油SAGD 開發(fā)、二氧化碳驅(qū)地面配套技術(shù)、稠油火驅(qū)開發(fā)等技術(shù)方面不斷加大研究力度和深度，進(jìn)一步靠實(shí)技術(shù)穩(wěn)定性；第六，深化管道和貨運(yùn)站場(chǎng)完整性研究以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。第七，應(yīng)該不斷強(qiáng)化儲(chǔ)氣庫(kù)、頁(yè)巖氣、煤層氣等地面工藝技術(shù)新領(lǐng)域和新業(yè)務(wù)的優(yōu)化研究。

2.2 重點(diǎn)研發(fā)和推廣一體化集成裝置

油氣田相關(guān)地面建設(shè)以及實(shí)踐生產(chǎn)證明，一體化集成裝置是全面優(yōu)化管理模式、優(yōu)化地面油氣處理工藝、減少能耗節(jié)能、優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)用工、縮減布站層次的標(biāo)志載體，同時(shí)也是進(jìn)一步創(chuàng)新油氣田管理模式、優(yōu)化現(xiàn)階段發(fā)展方式的關(guān)鍵舉措。在未來(lái)推廣、研發(fā)工作中應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)容：第一，應(yīng)該促進(jìn)實(shí)現(xiàn)多功能高度一體化集成，逐步取代以往中小型戰(zhàn)場(chǎng)，或大型戰(zhàn)場(chǎng)內(nèi)數(shù)個(gè)核心生產(chǎn)單元，通過(guò)合理應(yīng)用、研發(fā)多功能、高效合一設(shè)備，選擇有助于一體化集成發(fā)展的簡(jiǎn)短流程，全面提升整體集成度；第二，應(yīng)該不斷擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域，朝著油氣田以及其他生產(chǎn)領(lǐng)域持續(xù)擴(kuò)展延伸，從橫向和縱向進(jìn)一步擴(kuò)大相關(guān)應(yīng)用范圍和應(yīng)用規(guī)模；第三，全面提升智能化水平，促進(jìn)順利實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制，向達(dá)到無(wú)人值守的狀態(tài)進(jìn)行努力攻關(guān)；第四，應(yīng)該全面提高一體化集成裝置可操作性和安全性，針對(duì)其應(yīng)用性能較為復(fù)雜、功能多樣的集成裝置應(yīng)該合理進(jìn)行可操作性和危險(xiǎn)性分析，同時(shí)還包括噪音分析和震動(dòng)分析等專項(xiàng)分析工作，采取有效措施進(jìn)行處理；第五，實(shí)施過(guò)程中應(yīng)做到高效節(jié)能和安全環(huán)保。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展與國(guó)家相關(guān)政策支持下，進(jìn)一步推動(dòng)了油氣田地面工程的發(fā)展，并得到了大量的優(yōu)秀技術(shù)成果，優(yōu)化了工程建設(shè)質(zhì)量，提高了工程建設(shè)水平，提高了企業(yè)外在形象。為此企業(yè)應(yīng)該結(jié)合新時(shí)期的發(fā)展要求，不斷創(chuàng)新地面工程技術(shù)，合理研制出擁有良好自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要技術(shù)，從而促進(jìn)工程技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。