董喜貴 王學(xué)佳 沈晶 王碧玉

1大慶油田設(shè)計院有限公司

2大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠規(guī)劃設(shè)計研究所

“十三五”初期，大慶油田綜合含水率已接近94%，其中長垣老區(qū)各開發(fā)區(qū)塊已全面進(jìn)入特高含水期[1]。這一時期，老區(qū)油田的開發(fā)對象和開發(fā)方式呈現(xiàn)了多樣化，化學(xué)驅(qū)開發(fā)對象逐漸轉(zhuǎn)入二類B和三類油層，同一區(qū)塊同時并存水驅(qū)、聚驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)多種開發(fā)方式。為適應(yīng)開發(fā)需要，地面建成了處理規(guī)模大、技術(shù)性及系統(tǒng)性強、配套程度高的工程系統(tǒng)，包括主體工程設(shè)施、配套工程設(shè)施、公用工程設(shè)施及生產(chǎn)管理設(shè)施等[2-6]。隨著開發(fā)建設(shè)的深入，產(chǎn)能建設(shè)投資高、部分地面站庫負(fù)荷不均衡、工藝適應(yīng)性差、設(shè)備設(shè)施腐蝕老化嚴(yán)重、維修維護(hù)成本高，使得油田綜合開發(fā)效益變差，同時國際油價波動更加重了投資形勢的嚴(yán)峻性[7-10]。因此，地面系統(tǒng)如何開展優(yōu)化簡化提高整體運行效率，降低產(chǎn)能建設(shè)投資、控制生產(chǎn)運行成本，如何應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化、橇裝化設(shè)計加快產(chǎn)能建設(shè)進(jìn)度，提高油田綜合開發(fā)效益，成為當(dāng)前地面規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)的核心任務(wù)。

1 面臨的形勢及問題

1.1 區(qū)域負(fù)荷不均衡、站庫布局不合理

薩南油田歷經(jīng)55 年的開發(fā)建設(shè)，伴隨著不同驅(qū)替方式的滾動開發(fā)，致使部分站庫出現(xiàn)負(fù)荷不均衡、布局不合理的情況。從不同驅(qū)替類型上看，總體表現(xiàn)出水驅(qū)剩余負(fù)荷逐年增高，化學(xué)驅(qū)剩余負(fù)荷呈現(xiàn)“馬鞍”型特征，這是階段性不均衡的體現(xiàn)；從區(qū)域分布上看，薩南油田整體表現(xiàn)為南四—六區(qū)總體負(fù)荷高于南二—三區(qū)和南七—杏一區(qū)，整體呈現(xiàn)出“南高北低”趨勢（圖1），站庫負(fù)荷不均衡、布局不合理的情況導(dǎo)致地面各系統(tǒng)能力的有效利用率降低。

1.2 設(shè)備設(shè)施老化嚴(yán)重

“十三五”期間，結(jié)合產(chǎn)能、老改及安全隱患治理等工程，薩南油田加大力度對運行年限較長、腐蝕老化嚴(yán)重的設(shè)備容器進(jìn)行維修和更新。但截至2019 年底，運行超過10 年未進(jìn)行大修站庫的比例仍高達(dá)32.31%，20 年以上未進(jìn)行過維修維護(hù)的各類容器、加熱爐及管道占比分別為48.15%、60.56%、31.74%，管道年均腐蝕穿孔率為0.84 km-1?！笆濉逼陂g，薩南油田容器、加熱爐及管道腐蝕老化情況及維修維護(hù)成本見圖2。由圖2 可知，腐蝕老化的設(shè)備管道數(shù)量逐年遞增，維護(hù)維修投資缺口巨大，嚴(yán)重影響著薩南油田的生產(chǎn)安全。

1.3 工藝復(fù)雜效率低

雖然經(jīng)過多年的工藝調(diào)整和改造，薩南油田仍有部分站庫存在工藝流程復(fù)雜、處理效率低的情況。如集輸系統(tǒng)個別轉(zhuǎn)油站仍采用分離器和緩沖罐建成的多段“85-Ⅰ”流程，設(shè)備多、運行效率低，生產(chǎn)能耗高、維護(hù)工程量大；另外，隨著化學(xué)驅(qū)在薩南油田開發(fā)規(guī)模的不斷擴大，深度污水注入需求量逐年增加，而目前污水處理工藝僅可將低含聚的水驅(qū)產(chǎn)水處理為深度污水，而低含聚污水水源已不能滿足開發(fā)需求，目前日均缺口約2.0×104m3，未來幾年缺口量還要加大，靠補充清水和地面污水又在很大程度上增加了開發(fā)成本。為此，聚驅(qū)、三元驅(qū)等化學(xué)驅(qū)產(chǎn)出污水深度處理技術(shù)亟待研究攻關(guān)。

圖1 薩南油田各區(qū)塊、系統(tǒng)負(fù)荷情況數(shù)據(jù)Fig.1 Load condition data of each block and system in Sanan Oilfield

圖2 “十三五”期間薩南油田容器、加熱爐、管道腐蝕老化情況與維護(hù)費用統(tǒng)計Fig.2 Statistics of corrosion aging and maintenance cost of vessels，heating furnaces and pipelines in Sanan Oilfield during the 13th Five Year Plan Period

1.4 產(chǎn)能建設(shè)投資高

百萬噸產(chǎn)能投資是衡量油田產(chǎn)能建設(shè)項目的一個重要經(jīng)濟指標(biāo)。薩南油田目前新建產(chǎn)能主要以三元復(fù)合驅(qū)為主，百萬噸產(chǎn)能投資從“十三五”初期的111.5億元遞增到當(dāng)前的139.5億元，控制投資壓力也逐年加大。另外，為提高產(chǎn)能新井貢獻(xiàn)率，減輕由自然遞減帶來的產(chǎn)量壓力，要求產(chǎn)能井盡早投產(chǎn)，這勢必給地面方案設(shè)計等前期工作帶來很大壓力。如圖3所示。

圖3 薩南油田“十三五”三元驅(qū)產(chǎn)能百萬噸投資Fig.3 Million-ton investment of ASP flooding capacity in Sanan Oilfield during the 13th Five Year Plan Period

2 提質(zhì)增效典型做法及效果

2.1 “三優(yōu)一簡”措施的應(yīng)用

近年來，薩南油田在產(chǎn)能建設(shè)、老區(qū)改造等工程中積極推廣“三優(yōu)一簡”降本增效做法，加大“關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)、減”等提質(zhì)增效措施的應(yīng)用力度。

“十三五”期間，地面與開發(fā)充分結(jié)合，產(chǎn)能工程采用地上地下一體化優(yōu)化，有效降低地面投資。充分考慮地面建設(shè)的全局性和區(qū)塊間錯峰建設(shè)，合理安排開發(fā)時間，避免地面系統(tǒng)新建站庫處理規(guī)模峰谷疊加，實現(xiàn)地面站場能力的接替利用?！笆濉逼陂g，油、水、配注系統(tǒng)因錯峰建設(shè)少建規(guī)模2.5×104t/d，節(jié)約一次性建設(shè)投資9 000 萬元；新建油水井形成154座叢式井平臺合并建設(shè)工藝管廊帶、電力線路和道路，少建油水井場250座，少建各類管道260 km、電力線路58 km、道路35 km，節(jié)省永久占地2.625×104m2，減少臨時用地104.28×104m2，地上地下統(tǒng)籌考慮節(jié)約建設(shè)投資2 665萬元。

合理進(jìn)行總體布局優(yōu)化，多崗聯(lián)合建大站（圖4）。產(chǎn)能工程中，對同一驅(qū)替開發(fā)方式相鄰建設(shè)區(qū)塊，打破區(qū)域界限，統(tǒng)一布局，采用“總體規(guī)劃、集中布站、分期實施”的建設(shè)模式。如在“X區(qū)塊三元復(fù)合驅(qū)”為期5年的開發(fā)建設(shè)中，將轉(zhuǎn)油放水站、污水站、二元站不同功能的站集中建設(shè)、集中監(jiān)控，優(yōu)化后，整個區(qū)域僅集中建設(shè)東西2 座大站，較常規(guī)布站模式節(jié)省建設(shè)投資1.3 億元，年節(jié)省運行費用1 209 萬元，加快產(chǎn)能建設(shè)進(jìn)度60余天。

為有效控制新增站庫規(guī)模，充分利用已建設(shè)施能力，適當(dāng)減少管理節(jié)點，對于沒有后續(xù)接替產(chǎn)能區(qū)塊，采取多舉措整體優(yōu)化。三次采油初期，由于采出液物性不同，聚驅(qū)、三元驅(qū)系統(tǒng)獨立建設(shè)，目前先期投產(chǎn)的化學(xué)驅(qū)陸續(xù)進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)，采出液含聚濃度明顯下降，與水驅(qū)采出液物性相近，具備打破驅(qū)類界限、整體優(yōu)化條件。為此，地面系統(tǒng)加大優(yōu)化調(diào)整力度，對運行年限長、負(fù)荷率低、安全隱患大、位置鄰近需要改造的油水站場進(jìn)行優(yōu)化整合，水、聚驅(qū)合并建站。以南A-2站和聚南A-2轉(zhuǎn)油放水站優(yōu)化合并為例（圖5），兩座站庫均運行20 年以上，站內(nèi)設(shè)施腐蝕老化嚴(yán)重，兩站相距500 m，站庫負(fù)荷率均低于60%，方案優(yōu)化將南A-2轉(zhuǎn)油站改造為集油閥組間，采出液匯集后輸送至聚南A-2轉(zhuǎn)油放水站統(tǒng)一處理。優(yōu)化合并后，減少管理點1 處，減少崗位用工10 人，年節(jié)電88.5×104kWh、節(jié)氣19.7×104m3，油氣分離及轉(zhuǎn)油負(fù)荷率分別提高33%、36%，節(jié)約建設(shè)用地近6 000 m2，與常規(guī)兩站分別改造方案相比節(jié)省建設(shè)投資1 179.3萬元。

利用“水聚驅(qū)合并建站”的建設(shè)模式，先后對4 座水驅(qū)站、4 座聚驅(qū)（三元）站進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化合并，實施后減少管理點5 處，減少崗位用工50 人，年節(jié)電376×104kWh、節(jié)氣78.7×104m3，平均油氣分離負(fù)荷率提高24.6%，平均轉(zhuǎn)油負(fù)荷率提高33%。注水系統(tǒng)將南D 注—新南D 注優(yōu)化合并后，儲水罐減至3 座，平均運行負(fù)荷率由55.7%提高到87.3%，較常規(guī)單站改造整體節(jié)省投資1 300 余萬元，節(jié)省占地面積650 m2，減少崗位定員40 余人，年節(jié)省人工成本600萬元。

產(chǎn)能工程立足于本區(qū)塊能力挖潛，充分利用已建設(shè)施能力，如“X區(qū)塊水驅(qū)”產(chǎn)能全部利用已建能力，不新增站庫；“X 區(qū)塊三元復(fù)合驅(qū)”產(chǎn)能集輸系統(tǒng)充分利用南E-1聯(lián)脫水站一段、二段剩余處理能力，對原系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，節(jié)省建設(shè)投資3 700萬元；配注系統(tǒng)利用已建注水、曝氧能力，節(jié)約建設(shè)投資4 838 萬元；污水系統(tǒng)利用已建含油污水深度處理站能力，節(jié)約建設(shè)投資1.01億元。

圖4 南七—杏一區(qū)三元復(fù)合驅(qū)產(chǎn)能總體布局優(yōu)化集中建大站規(guī)劃圖示意圖Fig.4 Planning diagram for centralized construction of large station in productivity overall layout optimization of ASP flooding in Nanqi-Xingyi Block

圖5 薩南油田集輸系統(tǒng)典型站庫優(yōu)化調(diào)整示意圖Fig.5 Schematic diagram for optimization and adjustment of typical stations in gathering and transportation system in Sanan Oilfield

工藝簡化方面積極采用成熟的簡化流程，減少工藝環(huán)節(jié)，提高處理效率。如近年產(chǎn)能配注系統(tǒng)選用“一泵多井”工藝，與“單泵單井”對比，少建機泵270余臺，節(jié)省建設(shè)投資5 136.9萬元；供電系統(tǒng)采用“一變多井”、“集中供電”的配電方式，共少建變壓器93臺，少建6 kV線路4.8 km，共節(jié)省建設(shè)投資750萬元；采用聚合物高效配制等技術(shù)，大大提高了生產(chǎn)效率；另外，為加快設(shè)計進(jìn)度，節(jié)省建設(shè)投資，方案設(shè)計中積極采用標(biāo)準(zhǔn)化、橇裝化、三維可視化設(shè)計，油水井井口、井場和計量間等的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計覆蓋率實現(xiàn)100%，大中型站場工藝配管全部應(yīng)用三維可視化設(shè)計；設(shè)計中還采用橇裝電控一體化裝置、橇裝式標(biāo)準(zhǔn)化計量間、配水間等橇裝化工藝裝置，有效縮短了設(shè)計與施工周期。

2.2 科學(xué)規(guī)劃與布局

多種開發(fā)方式并存的薩南油田，隨著開發(fā)規(guī)模的此消彼長，地面各系統(tǒng)處理負(fù)荷受到了波動式影響。地面規(guī)劃設(shè)計既要根據(jù)開發(fā)安排、生產(chǎn)運行狀況，又要結(jié)合地面工程現(xiàn)狀及投資情況。通過對薩南油田系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整工作的探索和實踐，摸索出以下四點經(jīng)驗：堅持與產(chǎn)能建設(shè)相結(jié)合原則，結(jié)合開發(fā)產(chǎn)能建設(shè)安排，老區(qū)優(yōu)化調(diào)整應(yīng)避開未來幾年產(chǎn)能建設(shè)區(qū)塊，錯峰安排、分步有序，待該區(qū)塊產(chǎn)能開發(fā)后進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，調(diào)整一塊、完善一塊；堅持輕重緩急原則，為解決區(qū)域系統(tǒng)不合理、站場能力失衡、裝置運行效率低等問題，同時為提高油氣開發(fā)效益，提高勞動效率，降低勞動強度，根據(jù)現(xiàn)場已建工藝設(shè)施現(xiàn)狀及運行情況，分清輕重緩急，科學(xué)編制中長期和年度規(guī)劃；堅持整體與局部優(yōu)化相結(jié)合原則，以薩南油田為整體優(yōu)化對象，以區(qū)塊為局部優(yōu)化對象，先整體再局部，打破礦界優(yōu)化調(diào)整；堅持與安全環(huán)保隱患治理相結(jié)合原則，在系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整的同時，統(tǒng)籌兼顧該區(qū)域內(nèi)的安全環(huán)保隱患治理及信息化建設(shè)，做到一次優(yōu)化，達(dá)到全面治理，避免重復(fù)建設(shè)和投資浪費。

2.3 技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

老區(qū)油田進(jìn)入特高含水開發(fā)階段后，伴隨化學(xué)驅(qū)油技術(shù)的大面積推廣，井口出油溫度、含水油的流變性、原油物性、油水分離特性等均發(fā)生了一定的變化，部分工藝已不適應(yīng)新的開發(fā)需求。積極開展科研攻關(guān)和現(xiàn)場試驗，將取得的成果和認(rèn)識在系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整中進(jìn)行應(yīng)用，提高地面工藝優(yōu)化簡化技術(shù)水平，達(dá)到降低建設(shè)投資和運行成本的目的。如污水處理系統(tǒng)采用一級軸向動態(tài)反沖洗濾罐，可替代兩級常規(guī)過濾罐，出水指標(biāo)低于“雙20”水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，油和懸浮物的去除率達(dá)到86%以上；針對含聚廢液組分復(fù)雜，油水及固液分離困難，試驗應(yīng)用“活性氣體氧化+微生物處理聚合物廢液”技術(shù)，實現(xiàn)高分子聚合物有效快速降解，每處理1 m3廢液，節(jié)支50.4 元，3 年累計產(chǎn)生經(jīng)濟效益3 076.84 萬元；為提高地面工藝適應(yīng)性，三元配注系統(tǒng)采用分濃度、分壓力、分系統(tǒng)設(shè)計，形成有運有備、先表后堿工藝，實現(xiàn)了高壓管道不停產(chǎn)酸洗；為促進(jìn)勞動組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化，緩解人力資源緊張矛盾，大力加強信息化建設(shè)，轉(zhuǎn)變管理方式，“十三五”期間，薩南油田39 座變電所全部實現(xiàn)無人值守，年可節(jié)約人工費用4 095 萬元；數(shù)字化建設(shè)工程穩(wěn)步推進(jìn)，實施后預(yù)計可減少用工2 252人；24座聯(lián)合站中已經(jīng)有13 座實現(xiàn)集中監(jiān)控，占薩南油田大中型站場總數(shù)的54.6%，可節(jié)約勞動用工約30%。

面對提質(zhì)增效的形勢任務(wù)，地面規(guī)劃設(shè)計工作應(yīng)立足發(fā)揮源頭作用，以提高地面工程系統(tǒng)的適應(yīng)性和油田開發(fā)整體效益為目的，以解決制約油田生產(chǎn)的疑難問題為重點，深入分析矛盾，科學(xué)論證項目，合理安排投資，攻關(guān)核心技術(shù)，通過方案上優(yōu)化、工藝上簡化、設(shè)計上標(biāo)準(zhǔn)化、管理上信息化，最終實現(xiàn)降低地面工程投資、提高地面工程系統(tǒng)運行效率、降低生產(chǎn)能耗、解決安全環(huán)保隱患等目的。

3 結(jié)論

（1）隨著開發(fā)的深入，進(jìn)入特高含水期的長垣老區(qū)油田地面系統(tǒng)必然面臨著系統(tǒng)布局不合理、站場能力失衡、設(shè)備設(shè)施腐蝕老化嚴(yán)重、產(chǎn)能建設(shè)投資高等問題，致使油田綜合開發(fā)效益變差。

（2）推進(jìn)“三優(yōu)一簡”技術(shù)措施的應(yīng)用，做好科學(xué)規(guī)劃，堅持與技術(shù)創(chuàng)新相結(jié)合是老區(qū)油田提質(zhì)增效行之有效的手段。

（3）地面建設(shè)充分應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化、橇裝化、三維可視化設(shè)計成果，將會大大提高設(shè)計效率，縮短設(shè)計周期，加快產(chǎn)能建設(shè)進(jìn)度，保障產(chǎn)能貢獻(xiàn)率。