姬塬特低滲透油藏國家示范區(qū)地面建設(shè)初探

王春輝，高淑梅，張小龍，王莉娜

（西安長慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安 710018）

0 引言

近年來，長慶油田針對鄂爾多斯盆地 “低滲、低壓、低豐度”油藏現(xiàn)狀，通過加強(qiáng)科技攻關(guān)，堅(jiān)持管理創(chuàng)新，發(fā)展并完善了超前注水、井網(wǎng)優(yōu)化及儲(chǔ)層改造等主體技術(shù)，創(chuàng)新了標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)體系及數(shù)字化管理體系，實(shí)現(xiàn)了特低滲透油藏規(guī)?；_發(fā)和建設(shè)，油田已進(jìn)入大發(fā)展的快車道，2011年油氣當(dāng)量突破4 000萬t，預(yù)計(jì)到2013年油氣當(dāng)量將達(dá)到5 000萬t。

姬塬油田作為鄂爾多斯盆地近年發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量超過10億t的整裝低滲透油田，其資源潛力大，綜合利用前景好，技術(shù)條件基本成熟，是中國石油和長慶油田油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的重點(diǎn)區(qū)塊之一，也是長慶油田實(shí)現(xiàn)油氣當(dāng)量5 000萬t的重要保證。2011年5月姬塬油田被確定為我國首批礦產(chǎn)資源綜合利用示范基地，長慶油田將進(jìn)一步加大成熟技術(shù)的推廣和新工藝新技術(shù)攻關(guān)，積極推進(jìn)姬塬油田特低滲透油藏規(guī)模建設(shè)，為鄂爾多斯盆地及國內(nèi)同類油藏的開發(fā)建設(shè)形成示范效應(yīng)。

1 姬塬特低滲透油藏特性及國內(nèi)開發(fā)形勢

鄂爾多斯盆地主要發(fā)育低滲透巖性地層油氣藏，油氣資源十分豐富。截止2010年底，探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量24.04億t，其中低滲透油藏儲(chǔ)量占總探明地質(zhì)儲(chǔ)量的90.8% （見圖1）。近年來姬塬油田 “一類”儲(chǔ)量油藏已開展大規(guī)模建設(shè)，低滲透、特低滲透油藏基本都屬于 “二類、三類”儲(chǔ)量油藏，資源量占姬塬地區(qū)總資源量的73%。

根據(jù)國土資源部與國家發(fā)改委新一輪油氣資源評價(jià)，全國石油資源量為1 086億t（不含臺(tái)灣和南海），其中低滲透資源為537億t，占總資源量的49%。2010年底，全國累積探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量310億t，其中低滲透158億t，占50.9%。

從資源開發(fā)角度來看，我國目前已進(jìn)入低滲透油田勘探開發(fā)時(shí)代。我國低滲透油藏資源豐富，國民經(jīng)濟(jì)對石油的需求快速增長，迫切需要開發(fā)低滲透油藏?！笆晃濉币詠?，我國每年探明儲(chǔ)量中低-特低滲透油藏儲(chǔ)量所占比例達(dá)到70%以上，低滲透油藏產(chǎn)量不斷增加，逐步成為我國原油產(chǎn)量增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要因素。但由于受技術(shù)及經(jīng)濟(jì)因素的制約，一方面大量探明的低-特低滲透油藏未能有效地投入開發(fā)，另一方面已開發(fā)油藏采收率低，經(jīng)濟(jì)效益不容樂觀。如何經(jīng)濟(jì)有效地開發(fā)低滲透油田是我國石油行業(yè)當(dāng)前急需研究的重大課題之一。在國內(nèi)能源需求不斷增長、石油資源對外依存度不斷提高的情況下，迫切需要研究和有效應(yīng)用低-特低滲透油藏開發(fā)的配套技術(shù)。

2 地面建設(shè)模式回顧與目前存在問題分析

縱觀長慶特低滲透油田的油氣集輸工藝，經(jīng)過了近40年的發(fā)展，形成了一套適用于黃土高原低滲透油田的地面工藝技術(shù)，創(chuàng)造了著名的 “馬嶺”、“安塞”、“靖安”、“西峰”等地面建設(shè)模式，成功地控制了地面建設(shè)投資，確保了長慶特低滲透油田的有效開發(fā)，為長慶油田大規(guī)模生產(chǎn)和滾動(dòng)開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其中“馬嶺模式”是基礎(chǔ)，“安塞模式”是突破， “靖安模式”是繼承完善，“西峰模式”是創(chuàng)新發(fā)展。

“馬嶺模式”首創(chuàng)了單井單管不加熱密閉集輸工藝流程，形成了 “單井—計(jì)量站—接轉(zhuǎn)站—集中處理站”的三級布站方式?！鞍踩Ｊ健币?“單、短、簡、小、串”為技術(shù)特征，以叢式井雙管不加熱密閉集輸為主要工藝流程，形成 “井口—接轉(zhuǎn)站—集中處理站”二級布站方式?！拔鞣迥Ｊ健辈捎镁诠D計(jì)量，以叢式井單管不加熱密閉集輸為主要流程。隨著地面工藝的不斷優(yōu)化簡化，地面模式的不斷創(chuàng)新發(fā)展，長慶油田地面建設(shè)投資占總投資的比例呈遞減趨勢，如圖2所示。

姬塬特低滲透油藏開發(fā)建設(shè)中主要存在以下問題：

產(chǎn)量低，地面工程投資壓力大；周期短，地面建設(shè)速度不滿足要求；伴生氣資源利用率低；含油污泥簡易處理，面臨環(huán)保壓力大。姬塬示范區(qū)地面建設(shè)亟需針對特低滲透油藏開發(fā)特點(diǎn)和地面建設(shè)中存在的問題，在原有模式基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和完善。遵循地面服從地下的原則，通過科研攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新，探索出一條新的地面建設(shè)模式的思路，使地面建設(shè)向著低成本、集約化方向發(fā)展，從而更好地保證油田開發(fā)建設(shè)的效益和先進(jìn)性。

3 示范區(qū)內(nèi)地面建設(shè)思路與主要做法

經(jīng)過多年來的科技攻關(guān)、現(xiàn)場試驗(yàn)，已初步形成了適合特低滲透油田開發(fā)的工藝技術(shù)。在示范區(qū)內(nèi)將大力推廣成熟先進(jìn)的地面工藝技術(shù)；針對地面系統(tǒng)優(yōu)化簡化、提高伴生氣回收與綜合利用率等進(jìn)行新工藝新技術(shù)攻關(guān)試驗(yàn)；圍繞快速規(guī)模建產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益開發(fā)，進(jìn)一步降低建設(shè)成本，提高資源綜合利用程度，突出節(jié)能環(huán)保，實(shí)現(xiàn)和諧發(fā)展。具體說來，姬塬特低滲透油藏國家示范區(qū)地面建設(shè)，將以“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化建設(shè)、數(shù)字化管理、市場化運(yùn)作”為手段，逐步形成以 “大井組、站場一體化集成、二級布站、井站共建、多站合建”為特點(diǎn)的特低滲透模式。

3.1 站場、設(shè)備一體化集成

各類站場推廣應(yīng)用各個(gè)系統(tǒng)的一體化集成裝置，適應(yīng)長慶油田多井低產(chǎn)和快速滾動(dòng)建產(chǎn)的需要，實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成、功能集成，力求結(jié)構(gòu)緊湊、體積小型化、管理數(shù)字化。同時(shí)開展系列化設(shè)計(jì)與研發(fā)，滿足不同規(guī)模工程建設(shè)的需要。主要包括數(shù)字化橇裝增壓集成裝置 （見圖3）、一體化智能橇裝注水裝置、泵—泵智能密閉供水裝置、橇裝組合式35 kV變電所、一體化變壓器 （多功能組合式變壓器，見圖4）等。通過示范區(qū)內(nèi)一體化集成站場、設(shè)備的廣泛應(yīng)用，達(dá)到降低地面建設(shè)投資、縮短施工周期和節(jié)約占地的目的。

以增壓點(diǎn)建設(shè)為例，數(shù)字化橇裝增壓集成裝置的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了油田工藝流程從三級布站變?yōu)橐患壈氩颊?，減少占地面積60%，縮短施工設(shè)計(jì)周期50%，降低投資20%。

3.2 井站合一，多站合建

通過優(yōu)化井場和站場布局，實(shí)現(xiàn)地面建設(shè)向著集約化方向發(fā)展，主要體現(xiàn)在：一方面采用大井組組合，地質(zhì)、工藝、地面結(jié)合，優(yōu)選井場位置，井場布局和路網(wǎng)、管網(wǎng)協(xié)調(diào)一致，井場盡量布置在油區(qū)干線道路、管道附近，減少支線。另外一方面根據(jù)低產(chǎn)量、大井組、快速滾動(dòng)的特點(diǎn)，通過平面布局優(yōu)化，在建設(shè)中將集輸、注水、供水系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，多站合建，整體優(yōu)化；水源井、增壓點(diǎn)、小型注水站等均依托采油井場建設(shè)，形成井站合一的地面站場布局模式。有效地節(jié)約土地資源，較常規(guī)百萬噸產(chǎn)建節(jié)約土地面積133.4 hm2。

3.3 簡化布站方式

針對特低滲透油藏滾動(dòng)開發(fā)建設(shè)的特點(diǎn)，姬塬示范區(qū)建設(shè)采用以聯(lián)合站為核心，注水站為骨架，增壓點(diǎn)、橇裝注水站為補(bǔ)充的骨架站場布局模式，形成以大井組—增壓點(diǎn)—聯(lián)合站二級布站方式為主的建站模式，布站方式更為靈活，對調(diào)整變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性。通過簡化中間環(huán)節(jié)和減少站場數(shù)量，降低地面工程投資。

在部分區(qū)塊地面建設(shè)需要設(shè)置接轉(zhuǎn)站環(huán)節(jié)時(shí)，將根據(jù)集輸工藝特點(diǎn)，取消事故罐設(shè)置，實(shí)現(xiàn)井場—聯(lián)合站的全密閉輸送，減少中間管理單元，降低油氣集輸過程中的油氣損耗，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益，降低地面工程建設(shè)投資。該工藝的成功應(yīng)用還將為下一步提高裝置集成度，實(shí)現(xiàn)接轉(zhuǎn)站的橇裝化集成創(chuàng)造條件。

3.4 伴生氣回收與綜合利用

大力推廣長慶特色的伴生氣回收及綜合利用技術(shù)，促進(jìn)高效、節(jié)能、環(huán)保的油田開發(fā)。實(shí)現(xiàn)全過程的油氣密閉集輸和伴生氣的綜合利用，保證大小站點(diǎn)加熱爐的大部分燃?xì)饣?，既充分利用了資源，又體現(xiàn)了環(huán)保理念。示范區(qū)內(nèi)采用 “井口回收套管氣；增壓點(diǎn)采用混輸工藝；聯(lián)合站采用大罐抽氣技術(shù)回收油罐揮發(fā)氣；聯(lián)合站進(jìn)行原油穩(wěn)定、輕烴回收；燃?xì)獍l(fā)電、干氣替代燃料油直接用作集輸站場燃料氣、規(guī)模站場熱電聯(lián)運(yùn)”的總體技術(shù)路線。力爭實(shí)現(xiàn)示范區(qū)內(nèi)油氣密閉集輸率100%、伴生氣的回收率大于90%，組分收率大于80%和原油穩(wěn)定率100%的目標(biāo)。

3.5 推廣應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化地面建設(shè)模式

油田標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)以工藝技術(shù)優(yōu)化簡化和定型為核心，以模塊化設(shè)計(jì)、三維化配管為關(guān)鍵手段，在對批量性、通用性、重復(fù)性的產(chǎn)建內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深化完善標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，規(guī)范油田地面建設(shè)模塊預(yù)制管理，積極推進(jìn)油田場站工程的模塊化建設(shè)模式。模塊預(yù)制有利于加快場站工程建設(shè)進(jìn)度，降低工程建設(shè)成本，模塊單元的劃分及預(yù)制深度便于運(yùn)輸及現(xiàn)場安裝，確保預(yù)制產(chǎn)品質(zhì)量。

4 下一步示范區(qū)技術(shù)攻關(guān)方向

“十二五”期間，結(jié)合特低滲透油田開發(fā)特點(diǎn)，開展一系列的重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，保證示范基地建設(shè)的安全性、先進(jìn)性和適應(yīng)性。

4.1 油氣混輸多相流管道理論分析和工藝研究

為實(shí)現(xiàn)油氣全密閉輸送，全面推廣應(yīng)用油氣混輸工藝，充分回收伴生氣資源，為地面集輸工藝優(yōu)化、簡化提供理論支撐。主要針對油氣混輸進(jìn)行理論研究，模擬管道運(yùn)行工況，提出適用于特低滲透油田多相混輸工藝設(shè)計(jì)的邊界條件，形成油氣混輸工藝設(shè)計(jì)規(guī)定及經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。同時(shí)開展混輸管道流型分析、熱力條件分析、結(jié)蠟規(guī)律研究、段塞流防治研究等工作，形成 “井口—聯(lián)合站”、“泵—泵”油氣混輸集輸工藝，提高油田伴生氣利用率，為后期大規(guī)模推廣同步回轉(zhuǎn)油氣混輸裝置奠定基礎(chǔ)。

4.2 地面集輸工藝優(yōu)化研究

針對新形勢下的 “井場—管道—站場”二級布站、油氣混輸、水力越站等現(xiàn)狀，對地面集輸工藝提出了新的更高的要求。通過優(yōu)化地面集輸工藝形成多相油氣混輸工況下的油氣集輸模式，滿足油田生產(chǎn)油氣混輸及回收利用伴生氣的需要，簡化布站方式，減少中間管理單元。實(shí)現(xiàn)油氣集輸密閉率100%、伴生氣回收率100%，并與數(shù)字化建設(shè)管理模式充分結(jié)合，提高長慶油田油氣集輸工藝技術(shù)水平，提高伴生氣綜合回收利用率，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益，降低地面工程建設(shè)投資。

4.3 一體化集成裝置的研究與完善

隨著油田發(fā)展，現(xiàn)場對橇裝增壓集成裝置提出了新的更高的要求，結(jié)合裝置現(xiàn)場運(yùn)行過程中反映出的問題，需要對裝置進(jìn)行有針對性的優(yōu)化和必要的升級換代。通過優(yōu)化進(jìn)一步提高裝置的適應(yīng)能力，使裝置在生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。同時(shí)針對性地研發(fā)橇裝接轉(zhuǎn)裝置和橇裝脫水裝置，系統(tǒng)集成各種功能，代替常規(guī)的接轉(zhuǎn)站、脫水站的設(shè)置。對原井場電氣、儀表箱進(jìn)行優(yōu)化整合，研制一種新型抽油機(jī)控制柜，集原有抽油機(jī)配電箱、抽油機(jī)變頻啟動(dòng)柜、抽油機(jī)數(shù)據(jù)采集箱3個(gè)不同單元為一體，優(yōu)化井場各功能箱體的數(shù)量和分散布線，對裝置內(nèi)布局和接線設(shè)計(jì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。通過多領(lǐng)域一體化集成裝置的研究和推廣應(yīng)用，達(dá)到降低工程建設(shè)投資、節(jié)省建設(shè)時(shí)間、減少征地面積、減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。

4.4 增壓供水、注水工藝研究

通過研發(fā)水源井井口增壓裝置，進(jìn)行井口二次加壓，既可降低水源深井泵揚(yáng)程，提高泵效率，又可實(shí)現(xiàn)深井泵和井口增壓裝置順序啟動(dòng)，裝置全自動(dòng)控制，節(jié)省能耗，確保供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。智能移動(dòng)增壓注水裝置將增壓注水泵、儀表控制柜、變頻配電柜、高壓管路過濾器一體化集成安裝，配套先進(jìn)的智能控制系統(tǒng)，以滿足特低滲透油田部分高壓注水井及邊遠(yuǎn)注水井的升壓需要。當(dāng)穩(wěn)流配水閥組壓力不能滿足注水壓力要求時(shí)，注水支干線高壓水可經(jīng)過增壓注水裝置再次升壓后，通過穩(wěn)流配水閥組配注至注水井。

4.5 高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置研究

高壓自動(dòng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置采用直流助磁式可控電抗器，利用附加直流化鐵心，改變鐵心磁導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)電抗器的連續(xù)可調(diào)，其內(nèi)部為全靜態(tài)結(jié)構(gòu)，無運(yùn)動(dòng)部件，工作可靠性高。本研究主要用于解決長距離線路限制過電壓和無功補(bǔ)償?shù)拿?，在最大程度上保持系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性，減少系統(tǒng)網(wǎng)損，提高電網(wǎng)輸送能力，精確地控制系統(tǒng)電壓和無功功率，減少由于電容器分組投切帶來的沖擊和涌流，可大大提高設(shè)備的使用壽命。

4.6 含油污泥集中處置技術(shù)研究與應(yīng)用

目前含油污泥治理方式簡單，主要采取濃縮、自然干化、露天堆放和填埋的 “簡單治理”方式，不符合國家 《危險(xiǎn)廢物污染防治技術(shù)政策》要求，因此有必要研究適用、高效的含油污泥集中處置技術(shù)，適應(yīng)姬塬示范區(qū)的產(chǎn)建需求。下一步將通過調(diào)研分析進(jìn)行污泥技術(shù)論證研究，優(yōu)選確定 “熱洗預(yù)處理、調(diào)質(zhì)+機(jī)械離心脫水”的污泥處理技術(shù)。通過油泥分離工藝技術(shù)研究，提高油分回收率，分離出的水中含油降至2%左右，可回收利用。該項(xiàng)技術(shù)研究將各個(gè)處理階段的設(shè)備模塊化集成，并采用全自動(dòng)控制，一方面方便總體布局，另一方面方便維護(hù)管理，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

5 示范效應(yīng)與前景展望

綜上所述，通過在示范區(qū)內(nèi)大力推廣成熟先進(jìn)的地面工藝技術(shù)，并針對地面系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行針對性的技術(shù)攻關(guān)試驗(yàn)，形成技術(shù)領(lǐng)先、資源綜合利用程度高的姬塬油田地面建設(shè)新模式，使示范區(qū)內(nèi)技術(shù)水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先的水準(zhǔn) （示范區(qū)主要技術(shù)參數(shù)詳見表1）。

通過在示范區(qū)內(nèi)大力推廣應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)井場—站場標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)覆蓋率達(dá)100%，全面提升油田地面建設(shè)速度和整體建設(shè)水平，并形成一套完整的油田地面建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定。通過數(shù)字化建設(shè)建立全油田統(tǒng)一的生產(chǎn)管理、綜合研究的數(shù)字化管理系統(tǒng)，讓數(shù)字說話，聽數(shù)字指揮，創(chuàng)建高水平的井站數(shù)字一體化管理示范基地。

表1 示范區(qū)主要技術(shù)參數(shù)

6 結(jié)束語

總之，通過姬塬特低滲透油藏國家示范區(qū)的效益開發(fā)與綠色建設(shè)，全面提高了特低滲透油藏油氣資源綜合利用水平，打造出特低滲油藏規(guī)模有效開發(fā)建設(shè)的示范基地，形成了技術(shù)領(lǐng)先、資源綜合利用程度高的姬塬模式。隨著示范區(qū)地面建設(shè)的不斷深入，下一步將圍繞低成本和集約化兩大主題對特低滲透油藏地面建設(shè)展開更深層次的探討。

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