長(zhǎng)慶油田站場(chǎng)橇裝集成化設(shè)計(jì)研究探討

馮白羽，林 罡，王榮敏

（西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安 710018）

1 長(zhǎng)慶油田地面建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

（1）產(chǎn)建規(guī)模大。長(zhǎng)慶油田正處于建設(shè) “西部大慶”的關(guān)鍵時(shí)期，2012年底年產(chǎn)油氣當(dāng)量突破4 500萬(wàn)t，要實(shí)現(xiàn)2015年具備年產(chǎn)油氣當(dāng)量5 000萬(wàn)t的生產(chǎn)能力，這要求每年新建產(chǎn)能500～600萬(wàn)t，原油產(chǎn)量以100～200萬(wàn)t速度逐年遞增，年均鉆井近8 000口，新井當(dāng)年貢獻(xiàn)率23.21%～38.7%，年均新建各類站場(chǎng)150座、井場(chǎng)1 000座以上，相當(dāng)于每年新增一個(gè)中型油田，極大地考驗(yàn)著長(zhǎng)慶油田現(xiàn)有的設(shè)計(jì)和施工能力。

（2）有效施工周期短。長(zhǎng)慶油田對(duì)產(chǎn)能建設(shè)提出了 “36911”的總體目標(biāo)，地面建設(shè)的最佳時(shí)間是每年5～10月份，由于滾動(dòng)開發(fā)的特點(diǎn)，部分站場(chǎng)的規(guī)模到每年6、7月份才能確定，且油區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候，降水多集中在夏、秋季節(jié)，有效施工周期縮短，生產(chǎn)組織難度大，對(duì)設(shè)計(jì)的前瞻性和科學(xué)性提出了更高的要求。

（3）建設(shè)成本高。長(zhǎng)慶油田屬低滲、低壓、低豐度的三低油氣藏，地質(zhì)條件復(fù)雜，建設(shè)環(huán)境又屬于沙漠或黃土高原地區(qū)，地面建設(shè)依托條件差，萬(wàn)噸產(chǎn)建的油、水井?dāng)?shù)多，建設(shè)工程量大，建設(shè)成本高。如何從地面設(shè)計(jì)源頭上降低建設(shè)成本成為亟需解決的問題。

2 長(zhǎng)慶油田站場(chǎng)橇裝集成化設(shè)計(jì)的可行性

面對(duì)長(zhǎng)慶油田大規(guī)模、高速度、短周期、快節(jié)奏的滾動(dòng)開發(fā)建設(shè)形勢(shì)，如何有效控制建設(shè)成本，協(xié)調(diào)規(guī)模化建設(shè)和滾動(dòng)調(diào)整的矛盾，提高地面系統(tǒng)的建設(shè)水平、速度和質(zhì)量成為長(zhǎng)慶油田大發(fā)展面臨的關(guān)鍵難題。傳統(tǒng)的地面工程設(shè)計(jì)思路和建設(shè)模式已難以適應(yīng)新形勢(shì)的要求。經(jīng)過多年的探索實(shí)踐，發(fā)展了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)，促進(jìn)了油氣田的高效開發(fā)。

伴隨著標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，橇裝集成化設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，并以其功能集成、結(jié)構(gòu)橇裝、智能控制、提前預(yù)制、建設(shè)快捷、投產(chǎn)迅速、節(jié)約占地、節(jié)省投資、重復(fù)使用和節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，保證了質(zhì)量、速度、安全、效益的統(tǒng)一。

2.1 國(guó)內(nèi)外成功應(yīng)用橇裝集成設(shè)備的案例

目前，國(guó)內(nèi)各大油田均有成功應(yīng)用橇裝集成設(shè)備的案例，大慶油田有“四合一”與 “五合一”集成裝置、加熱增壓一體化集成裝置和單井拉油集成裝置，其中 “四合一”集成裝置外輸?shù)秃?，“五合一”集成裝置外輸凈化油，使原油處理流程得到簡(jiǎn)化，提高了外圍小區(qū)塊油田的經(jīng)濟(jì)效益；遼河油田應(yīng)用一體化計(jì)量接轉(zhuǎn)集成裝置，替代了常規(guī)小型接轉(zhuǎn)站；冀東油田推廣橇裝預(yù)制化，滿足了陸上至人工島設(shè)備高效運(yùn)輸?shù)囊?；中海油總公司海上作業(yè)平臺(tái)多采用橇裝設(shè)備。

國(guó)外橇裝技術(shù)的應(yīng)用已有40多年的歷史，前蘇聯(lián)、美國(guó)、加拿大在油氣田建設(shè)中所用的各種裝備和設(shè)施，大都采用整體預(yù)制橇裝式。前蘇聯(lián)在西西伯利亞油氣田建設(shè)中，采用橇裝技術(shù)后，施工工期縮短50%～90%，現(xiàn)場(chǎng)用工量減少40%～50%，工程造價(jià)降低18%～23%，基建投資減少30% ～40%。

2.2 長(zhǎng)慶油田的小型橇裝集成裝置提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)

長(zhǎng)慶油田吸取國(guó)內(nèi)外油氣田橇裝集成設(shè)備和技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)，在不斷優(yōu)化站場(chǎng)布局、簡(jiǎn)化地面工藝的基礎(chǔ)上，通過近幾年的科研攻關(guān)，目前已形成了以數(shù)字化橇裝增壓集成裝置[1]為代表的5大類23種油氣田一體化橇裝集成設(shè)備，技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。油田主要一體化橇裝集成設(shè)備見表1。

表1 長(zhǎng)慶油田主要一體化橇裝集成設(shè)備類別

在堅(jiān)持 “綜合投資少，建設(shè)速度快，自動(dòng)化管理，運(yùn)維方便，調(diào)用靈活”的前提下，小型橇裝集成設(shè)備的規(guī)格系列得到進(jìn)一步發(fā)展完善。截至目前，僅數(shù)字化橇裝增壓集成裝置就有12種能滿足油田新建產(chǎn)能建設(shè)需求，投入油田生產(chǎn)應(yīng)用近130臺(tái)。同時(shí)，國(guó)內(nèi)石油石化行業(yè)首臺(tái)適用于低滲透油田無(wú)伴生氣區(qū)塊經(jīng)濟(jì)開發(fā)的橇裝增壓集成裝置也于2012年2月6日成功下線，將在老油田的 “大馬拉小車”站場(chǎng)改造中大顯身手。

小型橇裝集成設(shè)備適應(yīng)了油田高效、快速、低成本開發(fā)的要求，同時(shí)也為進(jìn)一步推進(jìn)大中型一體化橇裝集成裝置的研發(fā)和應(yīng)用提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

3 大中型站場(chǎng)橇裝集成化設(shè)計(jì)的總體思路

面對(duì) “大規(guī)模開發(fā)、大油田管理”的建設(shè)生產(chǎn)形勢(shì)，貫徹落實(shí)長(zhǎng)慶低滲透油氣田 “低成本、集約化”開發(fā)戰(zhàn)略和 “標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化建設(shè)、數(shù)字化管理、市場(chǎng)化運(yùn)作”建設(shè)思路，借鑒小型橇裝集成裝置的成功經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)慶油田在地面建設(shè)方面進(jìn)一步對(duì)大中型站場(chǎng)橇裝集成化設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索。

（1）工藝流程優(yōu)化簡(jiǎn)化。主要目的是在滿足生產(chǎn)功能的前提下降低建設(shè)投資。通過近幾年超低滲油藏的開發(fā)建設(shè)實(shí)踐，工藝流程得到了大大簡(jiǎn)化，如接轉(zhuǎn)站、脫水站取消了儲(chǔ)罐，實(shí)現(xiàn)了泵—泵的輸送工藝；部分工藝設(shè)備實(shí)現(xiàn)露天化布置 （如輸油泵），工藝流程優(yōu)化簡(jiǎn)化減少了土建工程量，縮短了建設(shè)時(shí)間。

（2）設(shè)備橇裝化。根據(jù)優(yōu)化簡(jiǎn)化后的工藝流程，結(jié)合設(shè)備尺寸的大小，綜合考慮預(yù)制、運(yùn)輸、施工等因素，合理組成橇裝單元。在單臺(tái)貨運(yùn)車不能拉運(yùn)的條件下，設(shè)備橇裝通過采用工廠預(yù)制、分體貨運(yùn)、現(xiàn)場(chǎng)拼接的方式來(lái)滿足需求。

（3）設(shè)備集成化。在優(yōu)化簡(jiǎn)化和橇裝化的基礎(chǔ)上，將一些功能相似、尺寸相對(duì)較小的設(shè)備與閥門和管道進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)功能集成。

3.1 接轉(zhuǎn)站橇裝集成化設(shè)計(jì)研究探討

接轉(zhuǎn)站是集輸系統(tǒng)的骨架站場(chǎng)，規(guī)模大，轄井多，工藝較為復(fù)雜，具有收球、加熱、緩沖、外輸、計(jì)量、加藥、事故儲(chǔ)存等功能。隨著近幾年標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)工作的開展，接轉(zhuǎn)站的工藝流程已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，見圖1。

通過對(duì)工藝流程及主要設(shè)備功能的深入分析，考慮將分離緩沖罐、加熱爐、伴生氣分離器、外輸泵、配電箱、工藝管道、閥門集成于一體化裝置中，代替原有流程，實(shí)現(xiàn)油氣混合物的過濾、加熱、分離、增壓等功能，并完成多種工藝流程切換。根據(jù)工藝要求，對(duì)橇裝管道進(jìn)行合理布局，優(yōu)化設(shè)計(jì)。接轉(zhuǎn)站橇裝集成后，接轉(zhuǎn)站的平面布局可得到進(jìn)一步優(yōu)化，預(yù)計(jì)占地面積減少43%，建設(shè)周期縮短74%，工程投資降低22%。

圖1 接轉(zhuǎn)站工藝流程優(yōu)化示意

3.2 脫水站橇裝集成化設(shè)計(jì)研究探討

脫水站除具備接轉(zhuǎn)站的功能外，其主要功能是進(jìn)行原油脫水，在目前多層系開發(fā)的地面工藝中，脫水站主要有兩大流程，一是對(duì)侏羅系地層采出原油采用沉降罐進(jìn)行脫水，二是對(duì)三疊系地層采出原油采用兩室分離緩沖罐和三相分離器串聯(lián)進(jìn)行脫水。

通過對(duì)工藝流程主要設(shè)備功能的深入分析，考慮將三相分離器、加熱爐、伴生氣分離器、外輸泵、配電箱、工藝管道、閥門集成于一體裝置中，代替原有脫水站流程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)油氣混合物的過濾、加熱、分離、脫水、增壓、控制等功能，并完成多種工藝流程切換 （見圖2）。脫水站橇裝集成后，預(yù)計(jì)占地面積減少45%，建設(shè)周期減少75%，工程投資降低20%。

4 小型聯(lián)合站橇裝集成化設(shè)計(jì)研究探討

結(jié)合中小型站場(chǎng)橇裝集成化的設(shè)計(jì)思路，在對(duì)小型聯(lián)合站進(jìn)行橇裝集成化設(shè)計(jì)之前，應(yīng)合理確定站場(chǎng)規(guī)模，綜合考慮集輸、水處理及回注等系統(tǒng)的規(guī)模，擬選用設(shè)計(jì)規(guī)模為15萬(wàn)t/a的小型聯(lián)合站作為本次橇裝集成化設(shè)計(jì)研究的主要對(duì)象。

圖2 脫水站工藝流程優(yōu)化示意

小型聯(lián)合站的集輸工藝流程與脫水站一致，與脫水站橇裝集成化設(shè)計(jì)不同的是，小型聯(lián)合站的設(shè)備尺寸較大，不易組橇。綜合考慮，擬對(duì)總機(jī)關(guān)、收球裝置進(jìn)行組橇，形成來(lái)油橇裝集成裝置；對(duì)兩室分離緩沖罐與伴生氣分離器進(jìn)行組橇，形成脫水橇裝集成裝置；對(duì)外輸泵、外輸流量計(jì)及管道閥門等進(jìn)行組橇，形成外輸橇裝集成裝置。組橇后工藝流程優(yōu)化見圖3。

圖3 小型聯(lián)合站集輸工藝優(yōu)化簡(jiǎn)化流程示意

小型聯(lián)合站采出水處理工藝流程原來(lái)采用一級(jí)沉降除油工藝，本次橇裝集成化設(shè)計(jì)擬采用一級(jí)壓力除油工藝，工藝流程對(duì)比見圖4。

圖4 小型聯(lián)合站采出水處理工藝流程對(duì)比示意

在原有流程的基礎(chǔ)上，取消沉降儲(chǔ)油罐，采用高效聚結(jié)除油器，該設(shè)備根據(jù)粗?；蜏\池沉降理論設(shè)計(jì)，采用臥式結(jié)構(gòu)、壓力式運(yùn)行，采出水停留時(shí)間短；整個(gè)流程除污泥干化池為敞口容器外，其他設(shè)備均密閉運(yùn)行，減少曝氧。系統(tǒng)中污水提升裝置、高效聚結(jié)除油器、加藥裝置均為橇裝裝置。

凈化后的采出水進(jìn)一體化集成采出水回注裝置，經(jīng)過喂水泵喂水、Y型過濾器過濾后，通過注水泵升壓，由配水閥組計(jì)量、調(diào)節(jié)將達(dá)標(biāo)水輸送至站外注水井，進(jìn)行配注。橇裝前后采出水回注工藝流程示意見圖5。

圖5 小型聯(lián)合站采出水回注工藝流程優(yōu)化示意

關(guān)于電氣方面，通過分析整理橇裝集成化用電設(shè)備負(fù)荷要求，初步形成10kV/380V集成化箱式變電站平面圖，進(jìn)而形成配電一體化橇裝集成裝置。

5 結(jié)束語(yǔ)

長(zhǎng)慶油田在開發(fā)和應(yīng)用小型橇裝設(shè)備方面取得了一定的經(jīng)驗(yàn)，但在站場(chǎng)橇裝集成化設(shè)計(jì)思路和方法方面仍需進(jìn)行深入的研究探討，還要積極借鑒其他有關(guān)單位橇裝集成的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，為下一步開展對(duì)30萬(wàn)t和50萬(wàn)t的標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)合站橇裝集成化設(shè)計(jì)做好充分的知識(shí)和技術(shù)儲(chǔ)備。

[1]何茂林，郭亞紅，王文武，等.橇裝增壓集成裝置的研究、應(yīng)用與展望[J].石油工程建設(shè)，2010,36（1）：131-133.

[2]張箭嘯，張雅茹，楊博，等.長(zhǎng)慶油氣田地面系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].石油工程建設(shè)，2010，36（1）：92-96.