馮白羽，林 罡，王榮敏

（西安長慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安 710018）

1 長慶油田地面建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

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

（2）有效施工周期短。長慶油田對產(chǎn)能建設(shè)提出了 “36911”的總體目標(biāo)，地面建設(shè)的最佳時間是每年5～10月份，由于滾動開發(fā)的特點，部分站場的規(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，對設(shè)計的前瞻性和科學(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)計源頭上降低建設(shè)成本成為亟需解決的問題。

2 長慶油田站場橇裝集成化設(shè)計的可行性

面對長慶油田大規(guī)模、高速度、短周期、快節(jié)奏的滾動開發(fā)建設(shè)形勢，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)計思路和建設(shè)模式已難以適應(yīng)新形勢的要求。經(jīng)過多年的探索實踐，發(fā)展了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計技術(shù)，促進了油氣田的高效開發(fā)。

伴隨著標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，橇裝集成化設(shè)備應(yīng)運而生，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，保證了質(zhì)量、速度、安全、效益的統(tǒng)一。

2.1 國內(nèi)外成功應(yīng)用橇裝集成設(shè)備的案例

目前，國內(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化，提高了外圍小區(qū)塊油田的經(jīng)濟效益；遼河油田應(yīng)用一體化計量接轉(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)備高效運輸?shù)囊?；中海油總公司海上作業(yè)平臺多采用橇裝設(shè)備。

國外橇裝技術(shù)的應(yīng)用已有40多年的歷史，前蘇聯(lián)、美國、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)場用工量減少40%～50%，工程造價降低18%～23%，基建投資減少30% ～40%。

2.2 長慶油田的小型橇裝集成裝置提供了借鑒經(jīng)驗

長慶油田吸取國內(nèi)外油氣田橇裝集成設(shè)備和技術(shù)的成功經(jīng)驗，在不斷優(yōu)化站場布局、簡化地面工藝的基礎(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 長慶油田主要一體化橇裝集成設(shè)備類別

在堅持 “綜合投資少，建設(shè)速度快，自動化管理，運維方便，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。同時，國內(nèi)石油石化行業(yè)首臺適用于低滲透油田無伴生氣區(qū)塊經(jīng)濟開發(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，同時也為進一步推進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。

3 大中型站場橇裝集成化設(shè)計的總體思路

面對 “大規(guī)模開發(fā)、大油田管理”的建設(shè)生產(chǎn)形勢，貫徹落實長慶低滲透油氣田 “低成本、集約化”開發(fā)戰(zhàn)略和 “標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、模塊化建設(shè)、數(shù)字化管理、市場化運作”建設(shè)思路，借鑒小型橇裝集成裝置的成功經(jīng)驗，長慶油田在地面建設(shè)方面進一步對大中型站場橇裝集成化設(shè)計進行了探索。

（1）工藝流程優(yōu)化簡化。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)實踐，工藝流程得到了大大簡化，如接轉(zhuǎn)站、脫水站取消了儲罐，實現(xiàn)了泵—泵的輸送工藝；部分工藝設(shè)備實現(xiàn)露天化布置 （如輸油泵），工藝流程優(yōu)化簡化減少了土建工程量，縮短了建設(shè)時間。

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

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

3.1 接轉(zhuǎn)站橇裝集成化設(shè)計研究探討

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

通過對工藝流程及主要設(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，對橇裝管道進行合理布局，優(yōu)化設(shè)計。接轉(zhuǎn)站橇裝集成后，接轉(zhuǎn)站的平面布局可得到進一步優(yōu)化，預(yù)計占地面積減少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，一是對侏羅系地層采出原油采用沉降罐進行脫水，二是對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)進行脫水。

通過對工藝流程主要設(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，同時實現(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)計研究探討

結(jié)合中小型站場橇裝集成化的設(shè)計思路，在對小型聯(lián)合站進行橇裝集成化設(shè)計之前，應(yīng)合理確定站場規(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)計規(guī)模為15萬t/a的小型聯(lián)合站作為本次橇裝集成化設(shè)計研究的主要對象。

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，擬對總機關(guān)、收球裝置進行組橇，形成來油橇裝集成裝置；對兩室分離緩沖罐與伴生氣分離器進行組橇，形成脫水橇裝集成裝置；對外輸泵、外輸流量計及管道閥門等進行組橇，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)化簡化流程示意

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

圖4 小型聯(lián)合站采出水處理工藝流程對比示意

在原有流程的基礎(chǔ)上，取消沉降儲油罐，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，采用臥式結(jié)構(gòu)、壓力式運行，采出水停留時間短；整個流程除污泥干化池為敞口容器外，其他設(shè)備均密閉運行，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，由配水閥組計量、調(diào)節(jié)將達標(biāo)水輸送至站外注水井，進行配注。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)備負荷要求，初步形成10kV/380V集成化箱式變電站平面圖，進而形成配電一體化橇裝集成裝置。

5 結(jié)束語

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

[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.長慶油氣田地面系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計及應(yīng)用[J].石油工程建設(shè)，2010，36（1）：92-96.