復(fù)雜斷塊老油田地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

大港油田采油工藝研究院

復(fù)雜斷塊老油田地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

周 松 夏敏敏 于 剛 李 鵬

大港油田采油工藝研究院

大港油田通過(guò)實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，建立了適應(yīng)不同油藏類型的標(biāo)準(zhǔn)化的地面建設(shè)模式，完成了地面工藝主要工藝環(huán)節(jié)的定型圖，建立了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)管理平臺(tái)，研發(fā)推廣了一大批一體化集成裝置，從根本上轉(zhuǎn)變了地面系統(tǒng)建設(shè)模式。經(jīng)過(guò)多年努力，基本完成了油田地面工程系統(tǒng)優(yōu)化簡(jiǎn)化，應(yīng)用各類一體化集成裝置50多套，采用定型圖等設(shè)計(jì)文件，設(shè)計(jì)工期縮短30%，建設(shè)工期縮短15%，地面工程投資及成本降低3%。

大港油田；地面工程；標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；管理平臺(tái)；一體化集成裝置

大港油田屬于典型復(fù)雜斷塊油田，雖然油田面積不大，但是油藏類型多、原油物性差異大。地面系統(tǒng)經(jīng)過(guò)近50年的發(fā)展，形成了適應(yīng)多種油藏類型的油氣集輸、原油脫水、污水處理以及供注水等地面工藝。隨著油田進(jìn)入高含水期，油井的產(chǎn)液性質(zhì)發(fā)生了較大改變，而油田依然沿用開(kāi)發(fā)初期的集輸工藝，已不能適應(yīng)高含水開(kāi)發(fā)期生產(chǎn)的需要。

大港油田在攻克油井軟件計(jì)量、單管常溫輸送等關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)為手段，不斷優(yōu)化、完善港西模式，確立了不同類型油藏地面建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，有效指導(dǎo)了老系統(tǒng)改造及產(chǎn)能建設(shè)。

1 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)主要做法

在開(kāi)展優(yōu)化簡(jiǎn)化的過(guò)程中，按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化建設(shè)、信息化管理、市場(chǎng)化運(yùn)作的原則，結(jié)合統(tǒng)一工藝流程、統(tǒng)一平面布局、統(tǒng)一設(shè)備選型、統(tǒng)一模塊劃分、統(tǒng)一建設(shè)內(nèi)容、統(tǒng)一配套標(biāo)準(zhǔn)的要求，大港油田開(kāi)展了地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。

1.1 定型地面工藝標(biāo)準(zhǔn)化模式

根據(jù)原油物性、地面情況等因素，將大港油田劃分為常規(guī)油田、稠油油田、凝析油田、灘海油田等不同類型。根據(jù)不同類型的特點(diǎn)，在港西模式的基礎(chǔ)上，通過(guò)不斷優(yōu)化、完善，建立并定型了地面工藝標(biāo)準(zhǔn)化模式。

1.1.1 油氣集輸工藝

油井計(jì)量采用軟件計(jì)量，取消計(jì)量站；油井集油管道就近與原計(jì)量站外輸管道T接，采用T接、串接、樹(shù)狀、環(huán)狀等流程簡(jiǎn)化集油工藝；根據(jù)產(chǎn)液量、含水、原油物性等參數(shù)，采取高產(chǎn)液井帶低產(chǎn)液井、縮短管道距離等措施實(shí)現(xiàn)單管常溫輸送。常規(guī)油田和凝析油田采用單管常溫輸送；稠油油田優(yōu)化摻水工藝參數(shù)，采取夏天停摻、冬季根據(jù)實(shí)際情況摻水的生產(chǎn)方式，在稠油油田偏遠(yuǎn)區(qū)塊，推廣橇裝分離切水裝置，實(shí)現(xiàn)區(qū)域性就地切水、就地回?fù)健?/p>

1.1.2 原油脫水工藝

隨著油井產(chǎn)液含水上升，脫水工藝采用一段脫除游離水、二段脫除乳化水的工藝。一段脫水工藝主要采用游離水脫除器或三相分離器，二段脫水工藝主要采用熱化學(xué)脫水器或沉降罐。在部分原油物性較好的油田采用一段高效三相分離器脫水工藝。

1.1.3 污水處理工藝

根據(jù)注入層滲透率的不同，采用不同的污水處理工藝。對(duì)于中高滲透層注水，采用除油罐（或浮選機(jī)、壓力除油器、旋流器）配套核桃殼過(guò)濾器（或石英砂過(guò)濾罐、雙濾料過(guò)濾器）的工藝；對(duì)于低滲透層注水，在以上工藝的基礎(chǔ)上增加一級(jí)改性纖維球精細(xì)處理工藝；逐步推廣除油罐+一體化污水處理裝置的二級(jí)處理工藝。

1.1.4 供注水工藝

供注水工藝取消了注水站儲(chǔ)水罐和給水泵。污水處理站與注水站在同一站場(chǎng)內(nèi)，采取濾后水罐直接給注水泵的供水工藝；污水處理站與注水站不在同一站場(chǎng)時(shí)，采取供水泵到注水泵的輸送工藝。

注水工藝采用樹(shù)狀工藝流程，單井注水管道直接T接在注水干線上。注水井計(jì)量控制采用注水井遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化定型圖設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)化定型圖設(shè)計(jì)是指針對(duì)油氣田地面工程建設(shè)中同類型的工藝、站場(chǎng)、裝置和設(shè)施，設(shè)計(jì)出技術(shù)先進(jìn)、通用性強(qiáng)、可重復(fù)使用的系列化設(shè)計(jì)文件，實(shí)現(xiàn)地面工程建設(shè)內(nèi)容、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)形式的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一[1]。定型圖是將成熟的、復(fù)用性及通用性強(qiáng)的設(shè)計(jì)成果以圖紙的形式進(jìn)行固化[2]。

大港油田按照先易后難的順序，依次開(kāi)展了油水井井場(chǎng)、中型站場(chǎng)及大型站場(chǎng)工藝單元的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，完成了覆蓋地面系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的定型圖和典型圖。

井場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)按照舉升工藝的不同，分別完成了抽油機(jī)井、電泵井、自噴井、螺桿泵井等井場(chǎng)平面布置定型圖和井口工藝定型圖。針對(duì)稠油油田油井摻水、凝析油氣田套管氣回收的特點(diǎn)，分別完成了帶摻水功能和套管氣回收功能的井口工藝定型圖，適應(yīng)了不同類型油田開(kāi)發(fā)的需要。根據(jù)大港油田注水系統(tǒng)壓力等級(jí)，建立了16、25和35MPa三個(gè)等級(jí)的注水井井口工藝安裝定型圖。

中型站場(chǎng)主要包括接轉(zhuǎn)站和注水站，通過(guò)優(yōu)化站場(chǎng)功能，建立了站場(chǎng)平面布置典型圖。針對(duì)接轉(zhuǎn)站內(nèi)的主要工藝單元，按照分輸和混輸?shù)墓δ埽⒘穗x心泵和混輸泵安裝典型圖。結(jié)合大港油田實(shí)際情況，針對(duì)注水站內(nèi)的主要注水增壓?jiǎn)卧?，建立了柱塞泵安裝典型圖。

大型站場(chǎng)主要包括油氣處理站和污水處理站，首先進(jìn)行站內(nèi)工藝單元?jiǎng)澐郑饕譃樵兔撍畣卧?、污水沉降單元、原油?chǔ)存單元、消防系統(tǒng)單元等功能單元，建立了平面布局典型圖，按照不同的處理規(guī)模，完成了不同規(guī)模的脫水沉降罐、污水除油罐、固定頂儲(chǔ)罐、浮頂罐以及消防水罐定型圖。

1.3 建立標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)管理平臺(tái)

隨著標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的不斷深入和推進(jìn)，積累的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)圖紙?jiān)絹?lái)越多，給查詢和管理帶來(lái)不便。一方面容易導(dǎo)致重要數(shù)據(jù)的丟失，另一方面也易導(dǎo)致工作中重復(fù)設(shè)計(jì)，效率低下。此外，由于沒(méi)有建立地面工藝標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)，開(kāi)展地面設(shè)計(jì)時(shí)許多重要組件都要重新繪制，造成大量時(shí)間和精力的浪費(fèi)。

為解決上述問(wèn)題，研究開(kāi)發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)管理平臺(tái)，可以將地面工程的圖紙、電子文檔、電子圖檔等重要資源進(jìn)行存儲(chǔ)、歸檔、共享、查詢、設(shè)計(jì)成圖和管理，實(shí)現(xiàn)資源的共享。

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)管理平臺(tái)采用C/S模式開(kāi)發(fā)。由于涉及多用戶操作，因此圖庫(kù)使用SQLSERVER數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)建設(shè)。數(shù)據(jù)庫(kù)采用分布式應(yīng)用結(jié)構(gòu)，對(duì)數(shù)據(jù)的操作通過(guò)存儲(chǔ)過(guò)程進(jìn)行，所有數(shù)據(jù)查詢是在服務(wù)器端執(zhí)行，并將有效數(shù)據(jù)返回客戶端，可以有效降低網(wǎng)絡(luò)流量，提高管理平臺(tái)的整體性能。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)管理平臺(tái)采用電子倉(cāng)庫(kù)對(duì)圖紙和文檔進(jìn)行集中管理，并提供數(shù)據(jù)加密等功能。

根據(jù)《石油天然氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)（SY/T0003— 2012）》，建立了地面工藝制圖標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)，包括近600個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圖件，涵蓋了立式容器、加熱爐、離心泵等地面工程主要工藝單元。同時(shí)完成對(duì)AutoCAD的二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)ObjectARX與AutoCAD的無(wú)縫集成，可以實(shí)現(xiàn)自制標(biāo)準(zhǔn)圖的命令方式插入、圖件上傳與管理。最后將大港油田完成的定型圖和典型圖等設(shè)計(jì)文件上傳至該平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了各單位之間的共享。在該平臺(tái)上進(jìn)行地面工程設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)一站式制圖，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，從而大幅提高設(shè)計(jì)效率。

1.4 研發(fā)應(yīng)用一體化集成裝置

一體化集成裝置是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)內(nèi)涵更高層次的體現(xiàn)及深化[3]。通過(guò)將機(jī)械、電子、自控、信息等技術(shù)高度集成，并根據(jù)功能目標(biāo)對(duì)各功能單元進(jìn)行合理配置與布局，自成系統(tǒng)[4]。

作為一個(gè)開(kāi)發(fā)了近50年的老油田，大港油田有近80%的站場(chǎng)存在工藝落后、設(shè)備腐蝕等問(wèn)題，如果按照常規(guī)改造模式，需要拆除老系統(tǒng)，建設(shè)新系統(tǒng)，存在工程投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)的問(wèn)題。大港油田針對(duì)自身油藏類型復(fù)雜、區(qū)塊分散、地處敏感區(qū)的特點(diǎn)，采取獨(dú)立研發(fā)或直接引進(jìn)的方式，研發(fā)推廣了涵蓋油氣集輸、摻水以及污水處理等多個(gè)專業(yè)的一體化集成裝置。

1.4.1 油氣集輸一體化集成裝置

油氣集輸一體化集成裝置的基本功能是油氣水分離（或氣液分離）和外輸增壓，可以替代常規(guī)中小型站場(chǎng)，有利于縮短工藝流程，減少占地面積，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)、工廠化預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)化組裝，可以提高施工速度。

基本型油氣集輸一體化集成裝置由三相分離器（分離緩沖罐）、外輸泵和橇塊組成，并配套相應(yīng)的儀表及自控系統(tǒng)。根據(jù)一體化集成裝置應(yīng)用區(qū)塊油藏類型的差異，在基本功能的基礎(chǔ)上可以增加附加功能。如針對(duì)稠油油田需要摻水開(kāi)發(fā)的區(qū)塊，可以增加摻水功能，形成具有油氣水分離、自動(dòng)化控制、摻水增壓、摻水加熱和外輸增壓等多功能合一的一體化集成裝置。目前大港油田已經(jīng)成功研發(fā)并應(yīng)用了適應(yīng)于常規(guī)油田的油氣分輸（混輸）一體化集成裝置、適應(yīng)于稠油油田的油氣分輸（混輸）摻水加熱增壓一體化集成裝置以及適應(yīng)于凝析油田的井口集氣一體化集成裝置，均達(dá)到了預(yù)期效果。同時(shí)針對(duì)不同油藏類型對(duì)一體化集成裝置的功能需求，完成了不同功能、不同規(guī)模的油氣集輸一體化集成裝置定型圖設(shè)計(jì)，形成了一系列的設(shè)計(jì)文件，包括關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)圖、工藝安裝定型圖、橇塊安裝圖、自控流程圖以及裝置概算等。

1.4.2 摻水一體化集成裝置

針對(duì)南部油田摻水規(guī)模大、污水往返輸送能耗大的問(wèn)題，在高含水、產(chǎn)液溫度高的區(qū)塊研發(fā)了摻水一體化集成裝置。該裝置由分離器、離心泵、變頻系統(tǒng)及附屬設(shè)施構(gòu)成，油井產(chǎn)液經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)油氣水分離后，經(jīng)離心泵增壓、計(jì)量后直接輸送至附近需要摻水的低含水油井，從而實(shí)現(xiàn)高含水油井帶低含水油井的目的[5]。

1.4.3 污水處理一體化集成裝置

針對(duì)不同油藏采出水水質(zhì)、注水水質(zhì)的指標(biāo)要求，在污水處理站改造中，大港油田應(yīng)用了多種污水處理一體化裝置，按照處理原理分為除油過(guò)濾殺菌一體化集成裝置、新型高效節(jié)能過(guò)濾一體化集成裝置和渦凹?xì)飧「咝Я魃耙惑w化集成裝置三種類型，滿足了差異化的污水處理要求。

以除油過(guò)濾殺菌一體化裝置為例，該裝置將過(guò)濾和極化兩級(jí)濾罐合為一級(jí)濾罐，一種濾料變?yōu)槎喾N濾料，簡(jiǎn)化了污水處理流程。通過(guò)采用向心氣浮除油技術(shù)，氣體浮力將油上浮至罐頂，從頂部收油口由氣體將油帶出，從而去除浮油和90%以上的分散油。過(guò)濾部分采用粗、細(xì)，經(jīng)反向三級(jí)一體過(guò)濾技術(shù)，可以去除80%以上的顆粒和乳化油，確保達(dá)到出水水質(zhì)要求。

2 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)實(shí)施效果

大港油田以港西模式為起點(diǎn)，以港中油田示范工程和埕海二區(qū)示范工程為標(biāo)準(zhǔn)，陸續(xù)開(kāi)展了不同類型油氣田的優(yōu)化簡(jiǎn)化工作，目前已經(jīng)基本完成了所屬油田地面系統(tǒng)優(yōu)化簡(jiǎn)化工程。通過(guò)在優(yōu)化簡(jiǎn)化中貫徹標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，創(chuàng)立了新型地面建設(shè)模式，地面工藝系統(tǒng)呈現(xiàn)出工藝簡(jiǎn)單、流程短、工程投資低、運(yùn)行成本低和系統(tǒng)效率高的特點(diǎn)，有效緩解了地面工程建設(shè)投資壓力，地面工程的適應(yīng)性、安全性得到大幅提升，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）通過(guò)在老系統(tǒng)改造和產(chǎn)能建設(shè)中推行標(biāo)準(zhǔn)化工藝模式，撤銷了全部計(jì)量站和配水間，取消摻水管道等各類管道約3000km，大幅縮減了地面系統(tǒng)規(guī)模。在每年的產(chǎn)能建設(shè)中，沒(méi)有建設(shè)一座計(jì)量站，管線采用T接和串接連接，減少了管道建設(shè)量，整體上縮短了產(chǎn)能建設(shè)周期。

（2）通過(guò)在地面工程建設(shè)中推廣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，采用定型圖等設(shè)計(jì)文件，設(shè)計(jì)工期縮短30%，建設(shè)工期縮短15%，地面工程投資及成本降低3%。

（3）推廣應(yīng)用各類一體化集成裝置50多套，減少設(shè)備用地約36000m2畝，減少崗位設(shè)置32個(gè)，減少勞動(dòng)定員192人，直接降低建設(shè)投資約2 100萬(wàn)元。

3 認(rèn)識(shí)與建議

開(kāi)展地面系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是解決地面建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、工程投資大、地面建設(shè)粗放的有效手段，是提高油田整體開(kāi)發(fā)效益的重要措施。特別是對(duì)于一個(gè)開(kāi)發(fā)50多年的老油田，地面系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是緩解投資壓力，提高地面系統(tǒng)效率的必由之路。大港油田通過(guò)實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，建立了適應(yīng)不同油藏類型的標(biāo)準(zhǔn)化的地面建設(shè)模式，完成了地面工藝主要環(huán)節(jié)的定型圖，建立了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)管理平臺(tái)，研發(fā)推廣了一大批一體化集成裝置，從根本上轉(zhuǎn)變了地面系統(tǒng)建設(shè)模式。地面系統(tǒng)呈現(xiàn)出工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)先進(jìn)、智能管理的特點(diǎn)。為了提高標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)水平，建議重點(diǎn)開(kāi)展以下幾個(gè)方面的研究：

（1）開(kāi)展地面工藝關(guān)鍵技術(shù)研究。已經(jīng)定型的工藝模式不是一成不變的，主要受具體技術(shù)的制約，特別是關(guān)鍵技術(shù)的影響。例如高氣液比油井在線計(jì)量技術(shù)、低產(chǎn)油井在線計(jì)量技術(shù)、原油低溫脫水技術(shù)、老化油處理技術(shù)等。

（2）開(kāi)展高效設(shè)備研究。任何工藝技術(shù)都需要通過(guò)具體的生產(chǎn)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，高效設(shè)備可以提高處理效率和質(zhì)量。特別是一體化集成裝置，高效設(shè)備是實(shí)現(xiàn)裝置小型化、橇裝化的關(guān)鍵。建議開(kāi)展高效三相分離器、高效離心泵、高效注水泵、高效加熱爐等設(shè)備的研發(fā)或引進(jìn)。

（3）開(kāi)展注聚地面配套工藝研究。大港油田已經(jīng)在多個(gè)區(qū)塊開(kāi)展注聚合物開(kāi)采，而相應(yīng)的地面配套工藝還處于空白階段。建議開(kāi)展注聚井口工藝、含聚原油高效脫水技術(shù)、含聚污水處理技術(shù)研究。

[1]霍夙彥，鄒曉燕．大港油田地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)[J]．油氣田地面工程，2011，30（9）：36-37.

[2]王天祥，朱力揮．塔里木油田標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的組織與實(shí)施[J]．石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2013，24（1）：12-15.

[3]李慶，李秋忙．油氣田一體化集成裝置的進(jìn)展及認(rèn)識(shí)[J]．油氣田地面工程，2012，31（10）：91-91.

[4]夏政，羅斌．長(zhǎng)慶油田一體化集成裝置的研發(fā)與應(yīng)用[J]．石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2013，24（3）：19-21.

[5]劉碧峰，王晶亞．應(yīng)用橇裝分離切水裝置縮減摻水規(guī)模[J]．石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2012，23（4）：22-26.

（欄目主持李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.003