大港油田井叢場(chǎng)建設(shè)管理創(chuàng)新與實(shí)踐

趙平起，李東平，唐世忠，滕國權(quán)

( 中國石油大港油田公司）

1 大港油田發(fā)展面臨的困難與探索

大港油田地處京津冀腹地，主體位于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的天津市濱海新區(qū)和河北省渤海新區(qū)，區(qū)域內(nèi)自然保護(hù)區(qū)、生態(tài)農(nóng)業(yè)保護(hù)區(qū)眾多，生態(tài)環(huán)境敏感，隨著新環(huán)保法及地方環(huán)境保護(hù)法規(guī)的實(shí)施和民眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，油田開發(fā)建設(shè)面臨的環(huán)保要求日趨嚴(yán)格。大港油田需要探索新的產(chǎn)能建設(shè)和開發(fā)管理模式，高效利用土地資源，降低征地、用地成本，實(shí)現(xiàn)與周邊環(huán)境和諧共生，以順應(yīng)濱海新區(qū)、渤海新區(qū)區(qū)位發(fā)展和環(huán)保要求。

1.1 生產(chǎn)經(jīng)營壓力與亟待解決的問題

作為中國石油集團(tuán)東部地區(qū)唯一一家上產(chǎn)油田，大港油田全員勞動(dòng)生產(chǎn)率、人工成本、百萬噸油氣當(dāng)量用工總量等經(jīng)營指標(biāo)在集團(tuán)成員企業(yè)中排名靠后。隨著內(nèi)外部環(huán)境不確定性因素的不斷增多，油田上產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、投資和生產(chǎn)經(jīng)營均面臨著前所未有的困難。

大港油田屬于典型的復(fù)雜斷塊油藏，主戰(zhàn)場(chǎng)黃驊坳陷的地質(zhì)情況極為復(fù)雜，發(fā)育多套含油層系，油層埋深700～4300米。經(jīng)過50多年的開發(fā)，油田整體已經(jīng)進(jìn)入“雙高”（綜合含水高達(dá)90.3%、可采儲(chǔ)量采出程度高達(dá)75.4%）開發(fā)階段，套損井占比高，單井產(chǎn)量低，開采成本高，產(chǎn)能建設(shè)成本年均增幅5%以上。7000余口生產(chǎn)井零散分布在油區(qū)各處，油氣生產(chǎn)管道長達(dá)5200余千米，地面工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)鏈條長，管理半徑和管控難度大，綜合成本高。

當(dāng)前，大港油田生產(chǎn)發(fā)展亟待解決如下主要問題。一是傳統(tǒng)的零散布井、單井產(chǎn)能建設(shè)模式不能適應(yīng)所在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)保要求。二是大港油田地下資源接替差，已進(jìn)入高含水開發(fā)后期，單井產(chǎn)量逐步下降，開發(fā)成本逐步上升，油藏經(jīng)營管理困難。三是受泥巖水化、出砂、腐蝕、地應(yīng)力等因素影響，老油田套損套變加劇，基礎(chǔ)井網(wǎng)受損。四是地層非均質(zhì)嚴(yán)重，長期注水開發(fā)，區(qū)塊注采關(guān)系不對(duì)應(yīng)，注采井網(wǎng)不完善，開發(fā)效果差。五是復(fù)雜斷塊油藏長井段籠統(tǒng)注水開發(fā)（絕大部分為一套層系開發(fā)）層間矛盾突出，采收率低，開發(fā)效果差。

1.2 井叢場(chǎng)建設(shè)與管理創(chuàng)新

近年來，為解決產(chǎn)能建設(shè)用地等問題，國內(nèi)部分油氣田特別是勝利油田和遼河油田的部分區(qū)塊，逐步放棄傳統(tǒng)的打井布井方式，建立以“集約化布井、工廠化鉆井”或者“平臺(tái)式鉆井、工廠化壓裂”為核心的井工廠作業(yè)模式，這種模式在產(chǎn)能建設(shè)用地集約化方面取得了積極效果。

大港油田打破以產(chǎn)量為中心的思維定式，積極轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，借鑒已有經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身地質(zhì)、環(huán)保等內(nèi)外部經(jīng)營環(huán)境的相對(duì)特殊性，建立科技、質(zhì)量、環(huán)保、效益的協(xié)同管理機(jī)制；開展科技攻關(guān)和管理創(chuàng)新探索，攻克符合環(huán)保要求且能大幅降低開發(fā)成本的工藝技術(shù)和管理手段。

大港油田老油區(qū)實(shí)施調(diào)整井，開展二次開發(fā)、三次采油、注水專項(xiàng)治理，但與降低綜合成本和實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)的要求相比還有差距。通過進(jìn)一步科技攻關(guān)實(shí)施產(chǎn)能井整體設(shè)計(jì)、施工和管理，完善注采井網(wǎng)、提高注采對(duì)應(yīng)率，實(shí)現(xiàn)了多層系立體式開發(fā)，減少層間干擾，提高了開發(fā)效果和土地利用效率，不僅節(jié)約了資源、能源，而且在降低成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了減排。

大港油田逐步放棄了以鉆井、壓裂為重點(diǎn)的生產(chǎn)工藝管理策略，采用新管理模式、新工藝技術(shù)和大數(shù)據(jù)智能化，制定井叢場(chǎng)（同一井場(chǎng)實(shí)施3口以上（含）叢式井，尤其是20口以上（含）大型井叢場(chǎng)）的布局設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，初步形成了井叢場(chǎng)建設(shè)管理概念和模式。井叢場(chǎng)可以充分利用有限的地面條件，降低綜合成本，最大限度地實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。

在此基礎(chǔ)上，大港油田集中經(jīng)營管理和生產(chǎn)工藝方面力量，形成大港油田井叢場(chǎng)建設(shè)管理的可量化、模型化、標(biāo)準(zhǔn)化和程序化成果。不但實(shí)現(xiàn)了企業(yè)低成本、高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)。而且使其具備了大規(guī)模、深層次、可復(fù)制推廣的價(jià)值和意義。

2 大港油田井叢場(chǎng)建設(shè)管理模式

大港油田的井叢場(chǎng)建設(shè)管理借助了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等智能化信息技術(shù)，按照環(huán)境友好型綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念，以降低成本、提高效率、提高油氣采收率為目的，集地質(zhì)、工程、鉆采、IT等技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、管理等手段于一體，發(fā)揮職能協(xié)同效應(yīng)，對(duì)油氣井實(shí)施全生命周期和全方位的管控。

2.1 建立健全井叢場(chǎng)建設(shè)管理評(píng)估系統(tǒng)

大港油田開發(fā)的井叢場(chǎng)項(xiàng)目建設(shè)評(píng)估系統(tǒng)，是一個(gè)閉環(huán)的工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)一體化評(píng)估系統(tǒng)，包含4個(gè)既相互獨(dú)立又環(huán)環(huán)相扣的模型（見圖1）。通過實(shí)踐中不斷健全和優(yōu)化，系統(tǒng)要素齊全、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、職責(zé)清晰，用于評(píng)估選擇最優(yōu)工藝技術(shù)與最佳資金投入的結(jié)合點(diǎn)，確定具體實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)井叢場(chǎng)建設(shè)管理目標(biāo)和長期經(jīng)濟(jì)效益最大化。

圖1 井叢場(chǎng)建設(shè)管理評(píng)估系統(tǒng)

1）技術(shù)優(yōu)化模型。依托地質(zhì)工程一體化研究平臺(tái)，建立地質(zhì)模型數(shù)據(jù)庫和工藝技術(shù)數(shù)據(jù)庫。其中，地質(zhì)模型數(shù)據(jù)庫主要是對(duì)目標(biāo)區(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量、儲(chǔ)層分布、含油面積、井位部署、注采對(duì)應(yīng)等關(guān)系建立三維可視化模型；工藝技術(shù)數(shù)據(jù)庫則是對(duì)目標(biāo)區(qū)塊應(yīng)用的工藝、參數(shù)、工藝適應(yīng)性、井場(chǎng)規(guī)格、技術(shù)要求等數(shù)據(jù)的信息集成，在三維可視化地質(zhì)模型基礎(chǔ)上，應(yīng)用不同的排列組合方式，優(yōu)選出施工難度低、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、智能化程度高、后期管理易的工藝配套方案，以期達(dá)到提高開發(fā)效果、提升建設(shè)效率的目的。

2）經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)模型。依據(jù)工程造價(jià)定額體系、物資采購價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)、管控費(fèi)用、工藝關(guān)聯(lián)取費(fèi)系數(shù)等既定剛性參數(shù)，建立各項(xiàng)目取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫，對(duì)技術(shù)優(yōu)化模型推薦的方案，運(yùn)用轉(zhuǎn)換、引用、索引等云計(jì)算及大數(shù)據(jù)分析方法，測(cè)算工程工藝投資及噸油操作費(fèi)，并結(jié)合方案整體生產(chǎn)運(yùn)行安排，預(yù)測(cè)財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，完成多套技術(shù)優(yōu)化方案的經(jīng)濟(jì)效益比選。

3）決策優(yōu)選模型。在項(xiàng)目運(yùn)行周期內(nèi)，依據(jù)技術(shù)優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)后的方案排序，堅(jiān)持以經(jīng)濟(jì)效益為中心，綜合地質(zhì)潛力分析、工程可行性評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)等影響因素，研究確定8個(gè)決策因子（控制地質(zhì)儲(chǔ)量、新建產(chǎn)能、階段采收率、永久征地面積、鉆井總進(jìn)尺、項(xiàng)目投產(chǎn)周期、財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值、噸油操作費(fèi)），綜合考慮地上地下實(shí)際情況，為各決策因子賦值并給予權(quán)重評(píng)分，根據(jù)方案的綜合評(píng)分制作雷達(dá)圖。在對(duì)多套方案進(jìn)行優(yōu)選時(shí)，雷達(dá)圖面積最大者為最優(yōu)方案（見圖2），同時(shí)形成優(yōu)選方案對(duì)比表作為參考（見表1）。

4）實(shí)施評(píng)價(jià)模型。對(duì)項(xiàng)目前期的運(yùn)行、組織管理、投資及財(cái)務(wù)成本效益、項(xiàng)目影響和可持續(xù)發(fā)展能力等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，總結(jié)地質(zhì)油藏、工程工藝技術(shù)成果，確定項(xiàng)目未來的技術(shù)優(yōu)化方向，尋求提質(zhì)增效空間，積累工藝技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。

圖2 雷達(dá)圖示例（根據(jù)權(quán)重得出）

表1 井叢場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目決策優(yōu)選方案對(duì)比

2.2 井叢場(chǎng)建設(shè)管理的工藝技術(shù)突破

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)建設(shè)模式下，油水井分散、輔助動(dòng)能系統(tǒng)各自獨(dú)立，建設(shè)用地利用效率低、生態(tài)破壞大、綜合成本高，甚至出現(xiàn)在建工程項(xiàng)目需要推倒重來的情況，浪費(fèi)比較嚴(yán)重。井叢場(chǎng)建設(shè)管理在工藝技術(shù)上實(shí)現(xiàn)融合和革新突破，解決了上述問題，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

1）一體化與云集成平臺(tái)。大港油田在地質(zhì)與工程一體化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，摸索出方案部署、井位論證、軌跡設(shè)計(jì)、井場(chǎng)布置、工程設(shè)計(jì)、動(dòng)能配套、智能監(jiān)測(cè)與調(diào)控和批量實(shí)施一體化，將油藏工程、鉆井工程、采油工程、地面工程、效益評(píng)價(jià)的方案設(shè)計(jì)整合在云集成平臺(tái)上同步論證、設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌安排，不同職能部門相互支撐、數(shù)據(jù)互通、成果共享，提高了工作效率和決策的科學(xué)性。

一體化與云集成平臺(tái)促進(jìn)了工藝技術(shù)的協(xié)同和升級(jí)。首先，結(jié)合油藏地質(zhì)情況，在工程作業(yè)層面實(shí)現(xiàn)了同一井場(chǎng)多井同時(shí)工廠化作業(yè)。其次，高頻次、多維度、細(xì)粒度地實(shí)時(shí)在線采集油氣水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，例如井口含水率、液量等，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的“自主感知”。第三，應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，建立了設(shè)備健康診斷系統(tǒng)、故障預(yù)警模型。以上措施改變了檢測(cè)數(shù)據(jù)不連續(xù)、信息采集不全面、人工分揀不準(zhǔn)確、分散巡井成本高效率低、控制系統(tǒng)未有效連接、智能化程度低等弊端和不足，實(shí)現(xiàn)了全維度工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)自主判斷和全天候數(shù)據(jù)智能采集、分配以及多井協(xié)同控制的井叢場(chǎng)管理，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線全視域智能監(jiān)控和預(yù)警。

2）工藝技術(shù)協(xié)同提升，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型發(fā)展。實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展是井叢場(chǎng)建設(shè)管理的出發(fā)點(diǎn)之一。大港油田井叢場(chǎng)建設(shè)管理通過技術(shù)革新和協(xié)同作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了減少碳排放和揚(yáng)塵、降低能耗和噪聲、廢料（液）零排放的綠色環(huán)保發(fā)展目標(biāo)。

根據(jù)井場(chǎng)布置、動(dòng)能配套、鉆采工程、地面工程等一體化設(shè)計(jì)，井叢場(chǎng)四周垂直安裝雙玻雙面光伏板，利用太陽能發(fā)電，實(shí)現(xiàn)供電、圍擋兩用。井叢場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用網(wǎng)電代替柴油提供鉆井、修井等作業(yè)施工動(dòng)力，大幅減少溫室氣體排放，并把工作噪聲降低到56.9分貝以下。改造鉆井液循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鉆井液廢液不落地處理，處理后的達(dá)標(biāo)泥餅鋪墊井場(chǎng)，處理后的分離水則回注到地下。制作修井井口廢液收集裝置、箱式作業(yè)平臺(tái)，使油管、抽油桿上的液體與土地零接觸。井場(chǎng)生產(chǎn)區(qū)域選擇鋪設(shè)碎石或山皮石、灰土硬化、素土壓實(shí)等防塵措施；在非生產(chǎn)區(qū)域，栽種易存活、易維護(hù)的綠色植物，既綠化美化了區(qū)域環(huán)境，又減少了揚(yáng)塵。應(yīng)用自主研發(fā)的電動(dòng)潛油螺桿泵替代抽油機(jī)有桿泵節(jié)約電力消耗。采用多井常溫輸送和井場(chǎng)就地回注工藝，大幅降低地面管網(wǎng)規(guī)模和運(yùn)行成本，降低了地面系統(tǒng)總能耗。通過共用直流母線供配電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)反發(fā)電能的利用和用電設(shè)備的錯(cuò)峰供電，比常規(guī)變頻技術(shù)節(jié)能5%以上。

2.3 “四全”管理保障井叢場(chǎng)建設(shè)

井叢場(chǎng)建設(shè)管理具有多學(xué)科互動(dòng)、多工種交叉、涉及面廣點(diǎn)多、管理職能分散等特點(diǎn)。為了確保各項(xiàng)工作扎實(shí)有效推進(jìn)，及時(shí)有效協(xié)調(diào)解決井叢場(chǎng)建設(shè)運(yùn)行中存在的問題，相關(guān)的組織保障至關(guān)重要，大港油田在實(shí)踐中創(chuàng)建了“四全”管理模式（見圖3）。

所謂“四全”管理模式，是在已有專業(yè)化職能和職責(zé)分工不變的前提下，把若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立、分散的單位和人員，組建成多部門、多專業(yè)、多學(xué)科的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，形成網(wǎng)式連接、多向溝通的組織管理架構(gòu)，同時(shí)分層級(jí)明確主導(dǎo)部門和協(xié)同部門，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨專業(yè)的信息共享和及時(shí)透明的決策管理，提升了管理效率。“四全”管理模式既保存了條塊管理的“邊界”，又彌補(bǔ)了條塊管理形成的“黑洞”，把工作放在隔著“玻璃門”的同一平臺(tái)上，對(duì)井叢場(chǎng)建設(shè)管理起到了促進(jìn)和保障作用。

3 井叢場(chǎng)建設(shè)管理模式的實(shí)踐效果與展望

大港油田的井叢場(chǎng)建設(shè)管理創(chuàng)新實(shí)踐，被證明是油田開發(fā)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，也是油田實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展的成功之路，其標(biāo)準(zhǔn)化的管理經(jīng)驗(yàn)和建設(shè)成果對(duì)渤海灣盆地油氣田乃至全國老油田的綠色產(chǎn)能建設(shè)具有重要的借鑒和示范意義，并具有進(jìn)一步深入開展綜合研究的價(jià)值。

3.1 實(shí)踐效果顯著

圖3 井叢場(chǎng)建設(shè)管理的“四全”管理模式

2016年以來，大港油田的井叢場(chǎng)建設(shè)管理創(chuàng)新在實(shí)踐中日益完善，取得了一系列成果，效果超出預(yù)期。一是緩解了產(chǎn)能建設(shè)用地困難的局面。截至2020年5月份，大港油田共建設(shè)井叢場(chǎng)243個(gè)（新建產(chǎn)能280萬噸），井叢場(chǎng)鉆井?dāng)?shù)占同期產(chǎn)能井總數(shù)近70%，產(chǎn)能達(dá)標(biāo)率100%，井場(chǎng)土地征用減少70.8%（9956畝），地面工藝管道建設(shè)減少88.5%（182.9千米）。二是初步實(shí)現(xiàn)了綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。碳排放量減少20.2%（8757噸），鉆井液用量減少25.3%（17580立方米），100%廢液零排放，地面系統(tǒng)能耗降低7.9%。三是提升了生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了發(fā)展后勁。建設(shè)投產(chǎn)周期縮短12.3%（3.6日/井），智能物聯(lián)管理人均管井?dāng)?shù)提高1.4倍，減少用工需求39.5%。四是降低了成本，提高了效益。累計(jì)控減建設(shè)費(fèi)用6.19億元，占同期產(chǎn)能投資的8.8%；控減操作成本5697萬元/年，降幅達(dá)到12.2%。

3.2 新問題與對(duì)策

井叢場(chǎng)建設(shè)管理作為創(chuàng)新項(xiàng)目在探索中不斷前進(jìn)，隨著井叢場(chǎng)建設(shè)管理的深化和推廣，出現(xiàn)了一些新問題。一是人才的引進(jìn)和培養(yǎng)。地質(zhì)、工程、管理等工藝技術(shù)一體化以及云集成智能化等都對(duì)現(xiàn)有人力資源配置提出了更高的要求，有一技之長同時(shí)又有綜合知識(shí)技能的人才出現(xiàn)了短缺。大港油田借助當(dāng)前石油高校交叉學(xué)科建設(shè)機(jī)遇，采取“引進(jìn)來上崗”和“送出去培訓(xùn)”的辦法，加大復(fù)合型人才增量，盤活原有人才存量。二是生產(chǎn)調(diào)度難度加大。由于整體作業(yè)平面空間變小，對(duì)井叢場(chǎng)的建設(shè)、檢修、維修等作業(yè)調(diào)度提出了精細(xì)化管理要求，作業(yè)調(diào)度需要利用科技手段和先進(jìn)的管理方法，編制更加精細(xì)的設(shè)備、人員進(jìn)場(chǎng)、離場(chǎng)甘特圖，嚴(yán)格時(shí)間管理和HSE管理。

3.3 研究應(yīng)用展望

隨著老油田開發(fā)難度不斷加大和新科技新工藝的更迭，以及國際油價(jià)的波動(dòng)和內(nèi)部環(huán)境的不斷變化，大港油田的井叢場(chǎng)建設(shè)永遠(yuǎn)在路上，井叢場(chǎng)建設(shè)管理下一步研究方向和應(yīng)用的重點(diǎn)內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面。一是結(jié)合5G和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)井叢場(chǎng)智能化建設(shè)，逐步提升整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化、智能化水平。二是結(jié)合鉆采技術(shù)的升級(jí)換代，在技術(shù)優(yōu)化方面實(shí)現(xiàn)常態(tài)化，加快實(shí)現(xiàn)油井裝置的自動(dòng)優(yōu)化和智能診斷、健康預(yù)警與智能管理。三是結(jié)合實(shí)施評(píng)價(jià)結(jié)果，開展井叢場(chǎng)建設(shè)管理“流程再造”，不斷提升過程管理水平，實(shí)現(xiàn)效益持續(xù)穩(wěn)定增長。四是繼續(xù)提煉總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)不足，逐步實(shí)現(xiàn)井叢場(chǎng)建設(shè)管理的系統(tǒng)化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化，為其規(guī)模推廣夯實(shí)基礎(chǔ)。