大慶外圍低滲透油田非常規(guī)開發(fā)效益建產(chǎn)地面建設(shè)路線探索

夏蓉 王慶偉 曹萬巖（大慶油田設(shè)計院有限公司）

大慶低滲透油田是指相對于長垣老區(qū)，油藏滲透率普遍低于100 mD的外圍區(qū)塊，也是大慶油田的重要組成部分。自1982年杏西油田開發(fā)建設(shè)以來，大慶外圍已相繼開發(fā)建設(shè)了33個油田，截至2021年底，年產(chǎn)油量達(dá)到了600×104t以上，是實現(xiàn)大慶油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)3 000×104t的重要保障。

近些年，為確保低滲透油田效益建產(chǎn)，大慶外圍采用多種與常規(guī)水驅(qū)開發(fā)不同的非常規(guī)開發(fā)方式，主要有稠油、致密油開發(fā)。稠油是指溫度在50℃時，動力黏度大于400 mPa·s，且溫度為20℃時，密度大于0.916 1 g/cm3的原油，按黏度大小可分為普通稠油、特稠油、超稠油。大慶外圍油田稠油主要采用蒸汽吞吐開采方式[1]。

致密油是指一種蘊藏在低滲透油層，以吸附或游離態(tài)存在于生油巖中，緊挨著致密砂巖且未經(jīng)大規(guī)模長距離位移的石油聚集，滲透率平均小于0.1 mD，大慶外圍油田致密油主要采用大規(guī)模壓裂、彈性開采方式[2]。

文中針對大慶外圍低滲透油田的特點，分析面臨的開發(fā)形勢，為保證外圍油田效益建產(chǎn)，快速、高效、節(jié)省投資，通過對典型區(qū)塊地面工藝技術(shù)的探索研究，總結(jié)取得的認(rèn)識，提出下步攻關(guān)方向。

1 開發(fā)現(xiàn)狀

1）油區(qū)分布零散，無法相互依托。大慶外圍低滲透油田單個油區(qū)跨度大，各類油田區(qū)塊距離遠(yuǎn)，無法相互依托，整體開發(fā)效益差。

2）地面環(huán)境復(fù)雜，工程建設(shè)困難。外圍油田區(qū)域內(nèi)地面環(huán)境復(fù)雜，區(qū)域內(nèi)自然保護區(qū)、漁場、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等，給產(chǎn)能地面工程建設(shè)帶來一定的困難，需統(tǒng)籌考慮敏感區(qū)域、征地難度、道路規(guī)劃走向及標(biāo)準(zhǔn)等。

3）多種開發(fā)方式并存，開發(fā)難度較大。多種開發(fā)方式并存，分別有常規(guī)水驅(qū)開發(fā)、稠油開發(fā)及致密油開發(fā)[3]，油品物性差異較大，不同開發(fā)方式區(qū)塊原油物性見表1。

表1 不同開發(fā)方式區(qū)塊原油物性Tab.1 Physical properties of crude oil in blocks with different development modes

4）大規(guī)模壓裂，產(chǎn)量波動大。致密油開發(fā)采用大規(guī)模壓裂，初期油井產(chǎn)液量較高，產(chǎn)液波動大，對集油系統(tǒng)影響較大。

2 地面工程效益建產(chǎn)技術(shù)路線

2.1 針對不同的開發(fā)方式，制定不同的技術(shù)路線

1）稠油區(qū)塊技術(shù)路線鑒于稠油黏度較高，采用前端加熱提溫，后段摻稀沉降的方式進行降黏，改善集輸及處理難度?？紤]到稠油開發(fā)區(qū)塊的集油相關(guān)參數(shù)與稀油有所不同，通過現(xiàn)場取樣，對析蠟點進行測試，同時依據(jù)原油黏溫曲線，優(yōu)選集輸和拉運的設(shè)計參數(shù)，降低管道結(jié)蠟發(fā)生堵塞的概率及油井井口回壓。為確保后段油水處理效果，通過現(xiàn)場取樣、室內(nèi)實驗加藥量、處理溫度及摻稀比等方法進行對比分析，確定熱化學(xué)脫水及摻混后電化學(xué)脫水的運行參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實際，選擇合理的脫水方式。

2）致密油區(qū)塊技術(shù)路線由于開發(fā)區(qū)塊分散，系統(tǒng)布局時，充分利用已建設(shè)施，就近接入已建系統(tǒng)，主體、配套系統(tǒng)建設(shè)均采用現(xiàn)場成熟可靠工藝，滿足開發(fā)需求同時確保生產(chǎn)運行穩(wěn)定。地面系統(tǒng)工藝貫徹“站場工藝簡化、管網(wǎng)路由優(yōu)化”思想，按標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、橇裝化、數(shù)字化進行設(shè)計，以利于項目快速建成投產(chǎn)。鑒于油井壓裂后初期排液量較大，此階段油井返排液（采出液）成分復(fù)雜，液量波動較大，在產(chǎn)量穩(wěn)定前暫不接入集油系統(tǒng)，以油井返排液預(yù)處理一體化集成裝置作為產(chǎn)液儲存、裝車主要生產(chǎn)裝置，進行拉運生產(chǎn)，同時返排液預(yù)處理一體化集成裝置考慮循環(huán)使用，充分利用資產(chǎn)。

2.2 優(yōu)化布局，簡化工藝，控投資降成本

1）稠油區(qū)塊。多方案比選，合理確定實施方案根據(jù)工程適應(yīng)性與實際情況，采用多方案比選，簡化工藝，在方案中新老井統(tǒng)籌考慮，優(yōu)化區(qū)塊整體系統(tǒng)布局，優(yōu)選站外集油系統(tǒng)與站內(nèi)處理工藝，節(jié)省投資[4]。

如“來94區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)”中，集油系統(tǒng)簡化集油工藝，經(jīng)過方案比選，油井產(chǎn)液采用“井口升溫、沿程電加熱管道維溫”的方式集輸，集中拉油點轄井按照集油半徑小于或等于3 km布局，井口電加熱器設(shè)置按照加熱至60℃考慮。對注汽系統(tǒng)設(shè)置移動或固定注汽點進行比選，確定區(qū)塊采用移動注汽方式進行開采；比選優(yōu)化注汽半徑，按井位區(qū)域分布，合理配置注汽鍋爐，優(yōu)化注汽半徑。鍋爐選擇按注1口水平井，或同時注2口直井規(guī)模配置。鍋爐選擇為11.5 t/h車載式注汽鍋爐3套。注汽半徑按2.5 km控制。注汽點燃料系統(tǒng)編制2套方案，優(yōu)選方案后，蒸汽注入費用下降約200元/t。

站場合并建設(shè)，方便生產(chǎn)管控。新建站場盡量采用合并建設(shè)，節(jié)約占地，同時方便生產(chǎn)管理。如“來94區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)”中，集油系統(tǒng)油井產(chǎn)液采用“井口升溫、沿程電加熱管道維溫”的方式集輸，就近建集中拉油；注汽系統(tǒng)設(shè)置移動注汽點，采油車載注汽鍋爐移動注汽；方案中注汽點、拉油點及水源井合并建設(shè)，節(jié)約占地及道路建設(shè)，節(jié)省投資，方便生產(chǎn)管控。

在保證生產(chǎn)運行需求的前提下，適當(dāng)降低道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。按照優(yōu)化原則，通過路由優(yōu)化、建筑垃圾資源化、優(yōu)化道路標(biāo)準(zhǔn)、取消橋梁加固等多種方式減少道路建設(shè)工程量。如“來94區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)”中，對道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進行了優(yōu)化：一是應(yīng)建路面寬4 m長度11.5 km瀝青砼路改為砂石路，降低標(biāo)準(zhǔn)后投資由1 265萬元降低至792萬元，投資減少473萬元；二是應(yīng)建路面寬3.5 m長度4 km稻田地瀝青砼路調(diào)整為砂石路，降低標(biāo)準(zhǔn)后投資由680萬元降低至494萬元，投資減少186萬元。

2）致密油區(qū)塊。多方案比選，合理確定實施方案。如“塔21-4區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)”中，進行多方案比選，站外系統(tǒng)通過比選集中拉油、電加熱集油、環(huán)狀摻水流程，布局上比選油氣混輸與分輸工藝（表2），另外，新老井統(tǒng)籌考慮，進行區(qū)域系統(tǒng)優(yōu)化，將區(qū)域內(nèi)已建4個拉油點所轄66口拉油井接入系統(tǒng)，實現(xiàn)密閉集油，實現(xiàn)年集氣308×104m3，年節(jié)省運行費用184.13萬元。充分利用已建系統(tǒng)能力，提高區(qū)塊綜合開發(fā)效益。由于開發(fā)區(qū)塊分散，系統(tǒng)布局時，充分利用已建設(shè)施，就近接入已建系統(tǒng)，充分利用已建轉(zhuǎn)油站油氣分離能力、脫水站脫水能力及污水站污水處理能力，主體、配套系統(tǒng)建設(shè)均采用現(xiàn)場成熟可靠工藝，滿足開發(fā)需求同時確保生產(chǎn)運行穩(wěn)定。

表2 布局方案比選結(jié)果統(tǒng)計對比情況Tab.2 Statistical comparison of the results of layout schemes comparison

如“塔21-4區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)”中，區(qū)域內(nèi)16口油井就近掛接已建塔一轉(zhuǎn)及塔二轉(zhuǎn)集油系統(tǒng)，與新建系統(tǒng)相比節(jié)省管道5.8 km，節(jié)省投資120萬元；另外，含水油輸至已建龍一聯(lián)脫水站處理，充分利用該站已建剩余能力，利用油氣分離能力704 t/d，脫水能力290 t/d，污水處理能力300 t/d，節(jié)省投資約450萬元。

依托叢式布井，合理布置管廊帶。外圍油田建設(shè)區(qū)域地勢起伏較大（高程差最大8 m），稻田、葦塘、水泡子等特殊地類較多，工程管道及配電線路無法直線敷設(shè)，因此可依托叢式布井，管道及配電線路沿路肩集中建設(shè)管廊帶。

如“塔21-4區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)”中，針對區(qū)域內(nèi)油井分布較為分散，部分井位于水泡子、農(nóng)田等敏感地類，建設(shè)投資高，環(huán)保風(fēng)險大等情況，基建的102口井采用叢式井方式建設(shè)，減少井位點，遠(yuǎn)離敏感區(qū)，102口井形成24座平臺，依托叢式布井，管道及配電線路沿路肩集中建設(shè)管廊帶，少建集油管道18.6 km、供電線路10.6 km、道路11.7 km，節(jié)省投資1 036.8萬元；節(jié)約永久占地54.98×104m2。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、模塊化建設(shè)，助力快速高效建產(chǎn)

大慶油田稠油及致密油區(qū)塊均采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、模塊化建設(shè)。

1）小型站場采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、橇裝化建設(shè)。油、水井場、集油閥組間、配水間等小型站場建設(shè)數(shù)量大、重復(fù)性強、工藝相對簡單，采用整體標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、橇裝化建設(shè)，保障系統(tǒng)工程先建先投[5]。

2）應(yīng)用一體化集成裝置，橇裝建站。外圍油田零散單井或集中拉油采用“九合一”裝置，該裝置具備密閉儲油氣功能、天然氣回收利用功能、計量直讀功能、原油自加溫功能等，分離出的伴生氣可用于“九合一”裝置自耗升溫[6]。

鑒于油井壓裂后初期排液量較大，此階段油井返排液（采出液）成分復(fù)雜，液量波動較大，在產(chǎn)量穩(wěn)定前暫不接入集油系統(tǒng)，以油井返排液預(yù)處理一體化集成裝置作為產(chǎn)液儲存、裝車主要生產(chǎn)裝置，進行拉運生產(chǎn)，同時返排液預(yù)處理一體化集成裝置考慮循環(huán)使用，充分利用資產(chǎn)[7]。

應(yīng)用橇裝集成技術(shù)，可簡化地面工藝，實現(xiàn)快速建站、重復(fù)利用，降低投資[8]。

在大慶外圍“四合一”裝置的基礎(chǔ)上進一步集成創(chuàng)新，研發(fā)了采出液一體化集成處理裝置，即原油加熱、分離、沉降、緩沖、天然氣除油、干燥六項功能于一體的集成裝置“六合一”，使站內(nèi)流程進一步簡化，提高設(shè)備處理效率，滿足零散小型化、依托條件差、處理規(guī)模小的外圍油田區(qū)塊的開發(fā)建設(shè)需要，實現(xiàn)轉(zhuǎn)油站工藝設(shè)備高度集成化和撬裝化。

研發(fā)六合一裝置后，將合一裝置橇、外輸摻水橇、加藥橇和電控信橇4橇合一，組合成小型橇裝轉(zhuǎn)油站，適于外圍零散小區(qū)塊，可縮短工期，實現(xiàn)快速建站、組合搬遷、重復(fù)利用，相對常規(guī)轉(zhuǎn)油站可節(jié)約投資300萬元左右。

如“塔21-4區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)”中，新建的塔三轉(zhuǎn)油站首次應(yīng)用高度集成化橇裝裝置“六合一”，既可滿足快速建產(chǎn)需求又可最大程度減少占地、降低投資，同時，應(yīng)用了“橇裝建站”模式，以最優(yōu)方式解決致密油區(qū)塊大規(guī)模壓裂、初期產(chǎn)量高的問題。

小型橇裝注水水質(zhì)站可實現(xiàn)地下水“就地處理、就地回注”，能夠較好的適應(yīng)外圍油田滾動開發(fā)。具有體積小、占地面積小、運行費用低、便于安裝和移動的特點。“十三五”期間，采油九廠在塔87、塔35等區(qū)塊共應(yīng)用小型橇裝注水水質(zhì)站13套，設(shè)計規(guī)模為40～420 m3/d，目前均運行良好。

3 結(jié)論

1）優(yōu)化、完善集油工藝。雖然拉油工藝及電加熱集油工藝在“十三五”期間應(yīng)用較廣泛，但現(xiàn)場實際應(yīng)用中還存在問題，如VOCs治理對拉油工藝井場氣體排放的限制；電加熱集油工藝也存在耗電高、維修費用高等問題。

2）完善稠油處理工藝，持續(xù)優(yōu)化方案。進一步調(diào)查了解國內(nèi)外稠油油田地面工藝技術(shù)水平、適應(yīng)條件，跟蹤稠油區(qū)塊生產(chǎn)運行情況，總結(jié)稠油油田在注采、集輸、脫水、污水處理等方面成熟的工藝流程和技術(shù)界限;進一步研究規(guī)模建產(chǎn)情況下，集中建設(shè)橇裝站，實現(xiàn)油水就地處理，污水處理后就地回用;進一步探索注氣系統(tǒng)租用注汽設(shè)施的可行性[9]。

3）完善含壓裂返排液的采出液處理工藝參數(shù)。投產(chǎn)初期壓裂返排液液量不穩(wěn)定、成分復(fù)雜，若短時大量進入地面系統(tǒng)，容易對電脫水以及污水處理系統(tǒng)造成沖擊[10]。將繼續(xù)研究其對系統(tǒng)的影響，完善電脫水、污水處理工藝，更好的適應(yīng)生產(chǎn)。