復雜地形條件下注入站單井管道布局優(yōu)化探討

于力

大慶油田設計院有限公司

根據(jù)大慶油田常規(guī)配注工藝，聚合物驅(qū)一般采用集中配制、分散注入工藝[1]，集中在配制站配制聚合物母液，將低壓水增壓至高壓水，在注入站按比例混合后，通過單井管道輸送至注入井口[2-3]；三元復合驅(qū)[4-5]采用集中配制“低壓二元（或三元）、高壓二元”總體工藝，集中在配制站、調(diào)配站配制低壓二元（或三元）液及高壓二元水，在注入站按比例混合后，通過單井管道輸送至注入井口[6]。因此，對于聚驅(qū)和三元復合驅(qū)等三采區(qū)塊，注入站至每口注入井均需建設單井管道1 條。大慶油田老區(qū)注入規(guī)模大、注入井數(shù)量多，新建單井管道數(shù)量多，由于管道承壓等級高、埋深大，投資在整個地面工程中占比較高。在編制產(chǎn)能區(qū)塊地面方案時，受區(qū)塊內(nèi)構(gòu)筑物密集程度和地形地勢的影響，單井管道敷設[7]時一般采用就近接至注入站、管道同溝敷設接至注入站或沿路同溝敷設接至注入站等多種方式，采用不同敷設方式時管道長度、管溝長度、管道穿跨越數(shù)量、挖方量均有所不同，建設投資也不相同。因此探索注入站單井管道的合理敷設方式，是節(jié)省項目建設投資、提高區(qū)塊整體開發(fā)效益的重要途徑。

本文以大慶油田“薩北開發(fā)區(qū)某上返區(qū)塊三元驅(qū)產(chǎn)能建設”中的注入井分布為模型，對井網(wǎng)密度大、地面已建設施多、地形地勢較為復雜地區(qū)的注入站單井管道走向進行優(yōu)化選擇。

1 案例簡介

薩北開發(fā)區(qū)某上返區(qū)塊采用125 m×125 m 五點法面積井網(wǎng)，基建注入井103 口，圍繞區(qū)塊內(nèi)已建的三元示范區(qū)呈U 型形狀分布。整個井區(qū)地勢較為低洼，從實際地類調(diào)查來看，注入井絕大多數(shù)分布在低洼草地和低洼葦塘地區(qū)，少數(shù)井分布在耕地和水泡子中。系統(tǒng)布局上依托兩座已建注入站，其中1#注入站轄井52 口，2#注入站轄井51 口，上述103 口注入井至兩座注入站需新建單井管道，由注入站通過新建管道為注入井提供高壓水以及三元目的液。1#、2#注入站布局及轄井情況如圖1 所示。

2 注入站單井管道敷設布局方式分析

2.1 注入管道就近接至注入站

注入井就近接至注入站，注入管道在避讓區(qū)塊內(nèi)已建油水井、場站等構(gòu)筑物后，管道挖方及穿越均按照單根敷設考慮，以1#注入站轄井為例，管道走向如圖2 所示。

（1）新建管道及穿跨越。按照區(qū)塊單井注入量及長度進行管道水力計算，共計新建單井管道76.34 km，按照管道經(jīng)濟流速計算，設計管徑為Φ 76×6 mm 和Φ60×5 mm。按照實際地形，注入管道單根穿越道路和排水干渠。方式一新建管道及穿越工程量見表1。

表1 方式一新建管道及穿越工程量Tab.1 Newly-built pipeline and crossing work amount quantity of mode one

（2）管道挖方。根據(jù)區(qū)塊開發(fā)要求，注入管道在不同注入階段輸送介質(zhì)為普通含油污水、深度處理含油污水、含目的液濃度聚合物、含堿和表活劑的深度處理含油污水。按照大慶油田現(xiàn)行標準，輸送上述介質(zhì)時，單井管道埋深為1.8 m。

按照目前管道挖方計算方法，人工挖方占比70%、機械挖方占比30%，機械挖方時，管底寬度不足0.6 m 的按照0.6 m 計算。本項目新建管道為Φ76 和Φ60 兩種規(guī)格的防腐鋼管，均為單根敷設，管溝總長度76.34 km，按此計算挖方量，結(jié)果見表2。

表2 方式一管道挖方工程量Tab.2 Pipeline excavation work amount quantity of mode one

2.2 注入管道就近同溝敷設接至注入站

注入井就近同溝敷設接至注入站，注入管道在避讓區(qū)塊內(nèi)已建油水井、場站等構(gòu)筑物后，路由相近的管道多根同溝敷設，管道挖方及穿越按照同溝敷設和共同穿越考慮，管道走向同圖2。

圖2 方式一、二注入管道走向示意圖Fig.2 Schematic diagram of injection pipeline direction of mode one and mode two

（1）新建管道及穿跨越。該方式新建管道數(shù)量與方案一相同，即新建單井管道76.34 km。注入管道穿越道路共計87 處，每處1～13 根管道不等，按照每根套管內(nèi)1～3 根單井管道共同穿越考慮，單井管道穿越排水干渠部分位置合并穿越。方式二新建管道及穿越工程量見表3。

表3 方式二新建管道及穿越工程量Tab.3 Newly-built pipeline and crossing work amount quantity of mode two

（2）管道挖方。同溝管道間距0.25 m，管底兩側(cè)距離0.3 m，人工挖方占比70%、機械挖方占比30%，機械挖方時，管底寬度不足0.6 m 的按照0.6 m 計算。部分管道同溝敷設，管溝總長度37.60 km，按此計算挖方量，結(jié)果見表4。

表4 方式二管道挖方工程量Tab.4 Pipeline excavation work amount quantity of mode two

2.3 注入管道沿路同溝敷設接至注入站

考慮到區(qū)塊內(nèi)地勢較為低洼，絕大多數(shù)注入井位于低洼地和葦塘內(nèi)，施工時受雨季影響水位較深時，可能需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況增加臨時施工措施，如采用定向施工，管道施工雙側(cè)打圍堰等方式，不僅延長了施工周期，而且增加后續(xù)施工費用。為了避免此種情況，考慮在避讓區(qū)塊內(nèi)已建油水井、場站等構(gòu)筑物后，多根管道沿路同溝敷設，以1#注入站轄井為例，管道走向如圖3 所示。

圖3 方式三注入管道走向示意圖Fig.3 Schematic diagram of injection pipeline direction of mode three

（1）新建管道及穿跨越。按照區(qū)塊單井注入量及長度進行管道水力計算，共計新建單井管道85.51 km，按照管道經(jīng)濟流速計算，設計管徑為Φ76 mm×6 mm 和Φ60 mm×5 mm。注入管道穿越道路共計59 處，每處1～16 根管道不等，按照每根套管內(nèi)1～3 根單井管道共同穿越考慮，單井管道穿越排水干渠部分位置合并穿越。方式三新建管道及穿越工程量見表5。

表5 方式三新建管道及穿越工程量Tab.5 Newly-built pipeline and crossing work amount quantity of mode three

（2）管道挖方。按照同溝敷設管道計算方法，部分管道沿路同溝敷設，管溝總長度30.78 km，按此計算挖方量，結(jié)果見表6。

表6 方式三管道挖方工程量Tab.6 Pipeline excavation work amount quantity of mode three

2.4 注入管道不同敷設布局方式對比分析

對注入管道不同敷設布局方式進行投資對比（表7）。

表7 注入管道不同敷設布局方式投資對比Tab.7 Investment comparison of different layout modes of injection pipeline萬元

由表7 可知，工程投資方式二最低，分別比方式一、三低276.44 萬元、188.96 萬元。以方式二為基準進行投資構(gòu)成分析，方式一管道挖方投資比方式二高232.99 萬元，占方式一、二投資差異的84.3%，是方式一投資高的主要因素；方式三由于管道數(shù)量比方式二多9.17 km，管道投資比方式一高207.53 萬元，占方式二、三投資差異的109.53%，是方式三投資高的主要因素。

從上述投資分析可以看出：

（1）管道走向相同時，是否同溝敷設，挖方量差異大，對投資結(jié)果影響較大。

（2）管道就近接至注入站比沿路敷設接至注入站管道數(shù)量少、投資低，對投資結(jié)果影響較大。

（3）管道穿越道路和穿越排水渠時，選擇單根穿越或多根管道共同穿越方式，對投資有一定影響。

（4）管道就近同溝敷設和沿路同溝敷設，管道挖方量相近，對投資影響不大。

3 結(jié)論

根據(jù)分析可知，注入管道就近同溝敷設方式比單根敷設和沿路同溝敷設方式新建管道數(shù)量少、投資低。因此，在實際工程中，新建注入管道應根據(jù)現(xiàn)場踏勘結(jié)果首選就近同溝敷設接至注入站的方式，但對于受地勢和季節(jié)影響地勢低洼積水較深的地區(qū)，還應根據(jù)實地測量結(jié)果進一步對采取臨時施工措施和改由管道沿路同溝敷設方式進行詳細的對比分析。對于注入站尚未建成的區(qū)塊，應綜合考慮注入站和注入管道的總體布局，通過多方案對比論證，盡量節(jié)省建設投資，提高區(qū)塊開發(fā)整體經(jīng)濟效益。