李宗巖 尹立平 董廣平 張瑩

大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠

大慶油田第五采油廠地面工程系統(tǒng)針對新的開發(fā)形勢與任務(wù)，突出“效益建產(chǎn)和快速建產(chǎn)”，持續(xù)注重方案設(shè)計(jì)質(zhì)量，積極推進(jìn)數(shù)智化建設(shè)，努力強(qiáng)化技術(shù)管理，不斷提高油田開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)效益。

1 地面建設(shè)現(xiàn)狀及潛力分析

第五采油廠成立于1972 年，位于大慶長垣南部，老區(qū)與外圍結(jié)合處，管轄杏南、太北開發(fā)區(qū)和高臺子油田，礦權(quán)面積612 km2，開發(fā)含油面積363.84 km2。

截至2022年10月，建成聯(lián)合站12座，脫水站6 座，轉(zhuǎn)油（放水）站40 座，計(jì)量（閥組）間348 座，各類水處理站30 座，配制（注）站8 座，注水（入）站49 座，配水間206 座，排澇站6 座，埋地管道9 075 km，各種道路1 966 km，排水干渠125.8 km。

在布局方面，水驅(qū)總體布局合理，能夠滿足當(dāng)前及后續(xù)水驅(qū)開發(fā)要求；杏南區(qū)域聚驅(qū)趨于完善，滿足現(xiàn)階段的開發(fā)需要，也為后期開發(fā)提供了依托；杏八九區(qū)西部地區(qū)、太北開發(fā)區(qū)還需要建設(shè)完善。

在負(fù)荷方面，隨著杏南開發(fā)區(qū)聚驅(qū)開發(fā)的全面推進(jìn)，2012—2020年陸續(xù)建設(shè)了5座聯(lián)合站，滿足了現(xiàn)階段的聚驅(qū)開發(fā)需要。由于聚驅(qū)開發(fā)區(qū)塊具有不同階段采出液成分變化較大的特點(diǎn)，尤其在見聚高峰期過后負(fù)荷下降快，剩余能力較大，可利用潛力大。

在工藝方面，水驅(qū)主體工藝趨于完善，但是隨著聚驅(qū)開發(fā)的不斷深入，電脫水器平穩(wěn)運(yùn)行難度加大，高濃聚驅(qū)污水深度處理工藝目前尚未成熟，生化工藝和物化工藝在見劑高峰期均不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，還需進(jìn)一步研究。

2 提質(zhì)增效措施及效果

“十三五”以來，第五采油廠地面工程系統(tǒng)通過實(shí)施“三個一體化”、“四個集中”等措施，持續(xù)推進(jìn)工藝布局優(yōu)化簡化，在滿足油田開發(fā)生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，站場規(guī)模得到有效控制，設(shè)施負(fù)荷率有效提升，建設(shè)投資有效降低。

2.1 “一體化”建設(shè)模式

（1）區(qū)塊開發(fā)“一體化”，努力控制建設(shè)規(guī)模。與開發(fā)緊密結(jié)合，按照相鄰聚驅(qū)區(qū)塊錯峰開發(fā)，統(tǒng)籌考慮編制地面總體建設(shè)方案，集中建站，合理利用建設(shè)能力。

對杏九區(qū)甲產(chǎn)能建設(shè)，進(jìn)行系統(tǒng)集中布局，打破“小區(qū)域”能力利用的局限，以整個杏南開發(fā)區(qū)的“大區(qū)域”視野進(jìn)行全局考慮。充分利用2座轉(zhuǎn)油放水站、4座污水處理站、1座配制站、1座注水站的能力，油系統(tǒng)放水進(jìn)鄰近的聚杏Ⅴ-Ⅰ污水站和聚杏四-1 污水站處理，多余的污水調(diào)至聚杏Ⅴ-Ⅱ、杏十三-2污水站處理。該舉措節(jié)約建設(shè)投資2.4 億元，提高了已建系統(tǒng)負(fù)荷率，大幅縮短了施工周期，降低了后期維護(hù)費(fèi)用。

對聚驅(qū)產(chǎn)能建設(shè)實(shí)施水聚集中設(shè)置，充分依托現(xiàn)有6座水驅(qū)脫水站的剩余能力，采用“一段分二段合”工藝，未新建脫水站，實(shí)現(xiàn)了地面建設(shè)方案的源頭優(yōu)化，有效控制了地面建設(shè)規(guī)模，降低了投資，也提升了已建電脫水器負(fù)荷率。通過源頭優(yōu)化，少建設(shè)聚驅(qū)脫水站4 座，減少建設(shè)投資8 500萬元。

2012 年以來，對聚驅(qū)建設(shè)杏十三-2、杏四聚、聚杏V-I、聚杏V-II和聚杏四-1共5座聯(lián)合站實(shí)施站點(diǎn)集中控制，新建24 座注入站均采用區(qū)域監(jiān)控，大幅緩解了勞動用工壓力。通過集中管理提升了站場的管理效率，通過優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，減少用工306人。

（2）地上地下“一體化”，全面提升質(zhì)量效率。在開發(fā)井位部署階段，油藏、地面、土地等部門聯(lián)合勘察，對地面井位進(jìn)行優(yōu)化，避讓難征用耕地、魚塘、林地以及高后果區(qū)，為后期建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行提供方便。

多部門聯(lián)合布平臺，地上、地下按照“控制兩個規(guī)模、井位三個優(yōu)化”的原則，開展聯(lián)合勘察，設(shè)計(jì)定向井平臺，優(yōu)化鉆井方案和地面建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了快速建產(chǎn)、效益建產(chǎn)。2022 年杏十一區(qū)純油區(qū)西部2 塊位于廠區(qū)與興隆河村周邊，涉及魚池50 余座，建設(shè)難度大。通過地上地下一體化布井，50 座井場中，平臺井44 個，平臺井?dāng)?shù)占比96.7%，減少管道24.5 km、通井路7.9 km、變壓器53臺，優(yōu)化投資2 460萬元，減少占地9 000 m2。

（3）站場改造“一體化”，區(qū)域優(yōu)化整合效果顯著。對杏十二、十三區(qū)污水處理系統(tǒng)優(yōu)化整合，通過綜合分析總體情況，對杏十三-1 含聚污水站生化工藝進(jìn)行改造，同時(shí)將杏十三-1 水驅(qū)污水、杏十二區(qū)三元污水全部整合至杏十三-1 含聚污水處理站統(tǒng)一處理，停運(yùn)2 座污水站，調(diào)整1 座污水站功能。

整合后，杏十三-1 含聚污水站運(yùn)行負(fù)荷率由39%提高到86%，出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用465 萬元/年，減少勞動用工17 人，為水、聚驅(qū)污水系統(tǒng)優(yōu)化整合積累了經(jīng)驗(yàn)（表1）。

表1 優(yōu)化整合統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of optimization and integration

2.2 數(shù)字化建設(shè)成效

2.2.1 有序推進(jìn)

按照“井站一體、電子巡護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控”的智能化管理模式，對全廠10 000 余口油水井（含近2 年的產(chǎn)能井）、600余座大中小型站場實(shí)施數(shù)字化改造，構(gòu)建生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動采集、關(guān)鍵過程聯(lián)鎖控制、工藝流程可視化展示的數(shù)字化管控系統(tǒng)[1]。

（1）井間建設(shè)任務(wù)基本完成。全廠油水施工完成7 000 余口，其中A、B、F 作業(yè)區(qū)井間建設(shè)任務(wù)基本完成，剩余主要為C 作業(yè)區(qū)油井，D、E 作業(yè)區(qū)水井和其他作業(yè)區(qū)施工條件不具備的井（常關(guān)井、待作業(yè)井），小型站場已完成74%，2022 年底可完成全部井間建設(shè)任務(wù)。

（2）構(gòu)建生產(chǎn)環(huán)網(wǎng)，保證單向光纖故障不影響系統(tǒng)運(yùn)行。提高系統(tǒng)防災(zāi)能力，搭建生產(chǎn)網(wǎng)安全防護(hù)體系[2]，實(shí)現(xiàn)全廠生產(chǎn)網(wǎng)、辦公網(wǎng)邏輯隔離，確保數(shù)字化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行[3]；利用A 作業(yè)區(qū)綜合隊(duì)辦公樓會議室改造成管理中心1座，監(jiān)控系統(tǒng)軟件部署A11物聯(lián)網(wǎng)平臺和作業(yè)區(qū)管控平臺，硬件設(shè)置工控機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫軟件、組態(tài)軟件、操作臺等，完成作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理中心上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)[4]。

（3）建設(shè)管控平臺。按照總體設(shè)計(jì)、分步實(shí)施、基礎(chǔ)先行、示范引領(lǐng)、迭代優(yōu)化的原則，以滿足生產(chǎn)監(jiān)控需求為主要目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、生產(chǎn)時(shí)率管理為重點(diǎn)，同步開發(fā)PC 端和移動端兩個應(yīng)用場景，全面支持作業(yè)區(qū)日常生產(chǎn)經(jīng)營綜合管控。經(jīng)過功能完善，管控平臺1.0 階段的攻關(guān)目標(biāo)已經(jīng)達(dá)成，主要實(shí)現(xiàn)油水井生產(chǎn)監(jiān)控、報(bào)警預(yù)警功能、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)動態(tài)等四個模塊。

作業(yè)區(qū)員工可利用移動端應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對井間數(shù)據(jù)監(jiān)控，2022 年中的幾個月受疫情防控影響，一線生產(chǎn)員工減少80%以上。基層員工通過手機(jī)可以查看油井啟停狀態(tài)及注水量等參數(shù)，在設(shè)備運(yùn)行異?；蜃⑺坎▌赢惓５惹闆r現(xiàn)場調(diào)控，保證了用工缺員情況下的正常生產(chǎn)。

2.2.2 試點(diǎn)建設(shè)

B 作業(yè)區(qū)數(shù)字化建設(shè)始于2020 年9 月，經(jīng)歷“施工建設(shè)”和“正式運(yùn)行”兩個階段，經(jīng)過不斷磨合、試驗(yàn)，構(gòu)建起了數(shù)字化管控模式和生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，并不斷總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，滾動推進(jìn)數(shù)字化建設(shè)。

（1）完成了集控室崗位設(shè)置和人員配置。作業(yè)區(qū)集控室設(shè)置采油管控、注水管控、視頻巡檢、綜合分析和調(diào)度運(yùn)行5個崗位，目前配置14人，其中倒班12 人，分別為采油管控崗、注水管控和視頻巡檢合崗、調(diào)度運(yùn)行崗；白班2 人，為綜合分析崗；完善了崗位職責(zé)、工作流程和管理制度。

（2）構(gòu)建了作業(yè)區(qū)“三重監(jiān)控”管理模式。2021 年底作業(yè)區(qū)管控平臺正式運(yùn)行，建立以集控室、轉(zhuǎn)油站、操作現(xiàn)場為基點(diǎn)的“三重監(jiān)控”管理模式，集控室對全區(qū)井、間、站進(jìn)行全面集中管控，轉(zhuǎn)油站對轄井、間、站進(jìn)行區(qū)域管控，崗位員工利用手機(jī)端平臺對所管井、間進(jìn)行直接監(jiān)控管理，對油水井、間實(shí)現(xiàn)了全員、全覆蓋、全天候、全時(shí)段的數(shù)字管控。

（3）確立了“三位一體”生產(chǎn)指揮系統(tǒng)。運(yùn)行初期采取“進(jìn)駐式”方式集中指揮，即生產(chǎn)指揮中心進(jìn)駐集控室2人，負(fù)責(zé)指揮生產(chǎn)；技術(shù)管理室進(jìn)駐4人，提供技術(shù)支持；集控室中控值班員24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控，處理報(bào)警信息，形成了管理、技術(shù)、監(jiān)控“三位一體”生產(chǎn)指揮系統(tǒng)。2022 年，由“進(jìn)駐式”集中指揮變?yōu)椤胺稚⑹健甭?lián)合指揮，“兩室一中心”直接參與數(shù)字化管控指揮人數(shù)增加到18 人，生產(chǎn)指揮系統(tǒng)得到進(jìn)一步強(qiáng)化。

（4）梳理了數(shù)字化管控業(yè)務(wù)和工作流程。深化報(bào)警功能應(yīng)用，在完善業(yè)務(wù)流程和相關(guān)管理規(guī)定的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)做好報(bào)警處置、閥值個性化設(shè)置工作，讓平臺功能與生產(chǎn)實(shí)際“高度契合”，確保數(shù)字化平穩(wěn)高效運(yùn)行，進(jìn)一步提升報(bào)警處置對生產(chǎn)管理的輔助作用。

2.3 細(xì)化節(jié)能措施

按照“系統(tǒng)挖潛、源頭控制、節(jié)點(diǎn)治理、過程優(yōu)化”的節(jié)能工作思路，做好集輸節(jié)氣和注水節(jié)電工作，積極推進(jìn)各項(xiàng)措施實(shí)施，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，提高設(shè)備效率[5]，確保全年天然氣、電力消耗總量不超年初工作目標(biāo)。

2.3.1 堅(jiān)持“四控兩優(yōu)化”節(jié)氣管理

強(qiáng)化“四控兩優(yōu)化”管理方法，1～10 月份措施井達(dá)到8 142 井次，生產(chǎn)耗氣比計(jì)劃增加128×104m3，商品氣量比計(jì)劃增加655×104m3（圖1）。

圖1 2022年生產(chǎn)耗氣情況Fig.1 Production gas consumption in 2022

（1）控制摻水量。通過季節(jié)停摻水、全年停摻水等措施，控制摻水量、降低系統(tǒng)耗氣[6]。實(shí)施6 222 井次，減少摻水量885×104m3，措施節(jié)氣1 924×104m3。

（2）控系統(tǒng)溫度。在12 座轉(zhuǎn)油站實(shí)施摻55 ℃低溫水集油1 871井次，5座轉(zhuǎn)油站采用“低溫集+高溫輸”模式657 井次，1 座轉(zhuǎn)油站全站停摻；摻水溫度降低2～5 ℃，回油溫度降低0.5 ℃。

（3）控制采暖用能。采取“一水兩用”采暖工藝改造、拆除或停用富余暖氣片等措施，控制站場采暖溫度。累計(jì)改造計(jì)量（閥組）間347座、停用或拆除暖氣片499組，措施節(jié)氣257×104m3。

（4）控制無效放空。加強(qiáng)“三閥”管理，共進(jìn)行3 668 井次檢查及維護(hù)，保證閥門靈活、不滲、不漏，減少單井放空；加強(qiáng)天然氣管道巡檢工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)修補(bǔ)滲漏10 余次，減少了油氣損失；加強(qiáng)協(xié)調(diào)，在天然氣處理廠500#檢修時(shí)，全廠統(tǒng)一調(diào)度，大站零放空，增加外輸量220×104m3。

（5）優(yōu)化摻水泵運(yùn)行。根據(jù)負(fù)荷變化停運(yùn)或調(diào)整摻水泵運(yùn)行174 臺次，使負(fù)荷率保持80%～100%，優(yōu)先啟運(yùn)安裝變頻調(diào)速裝置的摻水泵。

（6）優(yōu)化加熱爐運(yùn)行。根據(jù)摻水量、摻水溫度等變化，規(guī)范加熱爐運(yùn)行臺數(shù)[7]；及時(shí)清理煙箱、清淤除垢等[8]，提高熱效率3%以上。

2.3.2 探索摻水系統(tǒng)節(jié)能模式

通過綜合分析轉(zhuǎn)油站、計(jì)量間所轄井?dāng)?shù)、產(chǎn)液量、集油半徑等影響因素，優(yōu)選24座計(jì)量間、2座轉(zhuǎn)油站，實(shí)施間、站區(qū)域停摻水[9]；為進(jìn)一步挖掘聚驅(qū)節(jié)氣潛力，選取4 座轉(zhuǎn)放站195 口油井，開展空白期、注聚期、后續(xù)水驅(qū)降摻試驗(yàn)[10]。停摻、降摻后摻水量降低19%，節(jié)氣118×104m3。

2.3.3 優(yōu)化完善天然氣設(shè)施

針對自產(chǎn)氣不足和天然氣設(shè)施腐蝕老化等問題，堅(jiān)持“氣源外部引入、站場內(nèi)部完善、適時(shí)優(yōu)化調(diào)整”原則，分年度、分渠道加以解決，滿足生產(chǎn)用氣需求。

杏南引入杏北供氣管道，結(jié)合產(chǎn)能工程新建杏三聯(lián)合站至杏十五-1 干氣管道，供氣能力10×104m3/d；太北引入采氣供氣管道，從采氣分公司高平調(diào)壓間引氣，供氣能力8.9×104m3/d；高臺子引入返輸工藝，利用已建管道從杏V-I油氣處理站輸氣，供氣能力2.7×104m3/d。

針對杏十三-2 轉(zhuǎn)油放水站存在摻水（熱洗）爐升溫困難，易造成凍井堵井影響正常生產(chǎn)等問題，對已建工藝進(jìn)行改造，取消油氣分離器工藝，利用已建預(yù)熱爐對現(xiàn)有工藝進(jìn)行調(diào)整改造。

2.3.4 持續(xù)深入節(jié)電管理

圍繞“總量控制、單耗控制”雙控工作目標(biāo)，抓好地面耗能關(guān)鍵環(huán)節(jié)，累計(jì)節(jié)電945×104kWh。通過停摻水、控?fù)剿却胧┑膶?shí)施，應(yīng)用低壓變頻，降低泵管壓差，優(yōu)化摻水泵運(yùn)行174臺次，全年減少摻水量950×104m3，系統(tǒng)節(jié)電250×104kWh；以高壓變頻作為控制支點(diǎn)，以“少啟泵、啟高效泵”為原則，通過優(yōu)化注水泵運(yùn)行，推廣高效涂膜技術(shù)等綜合節(jié)能措施，累計(jì)節(jié)電695×104kWh。

3 結(jié)束語

提質(zhì)增效工作做為系統(tǒng)工程，要構(gòu)建全周期、多專業(yè)的“立體模式”，從方案設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行、技術(shù)應(yīng)用等方面協(xié)同努力，實(shí)現(xiàn)整體效益的最優(yōu)化。

（1）方案設(shè)計(jì)是提質(zhì)增效的源頭。方案階段要與開發(fā)、鉆井、采油專業(yè)密切結(jié)合，優(yōu)化布井方案及地面建設(shè)方案，錯峰建站，實(shí)現(xiàn)能力有序接替利用，降低建設(shè)投資，同時(shí)要優(yōu)選技術(shù)路線，加大新技術(shù)應(yīng)用力度。

（2）技術(shù)管理是提質(zhì)增效的基礎(chǔ)。要抓實(shí)井、間、站的生產(chǎn)運(yùn)行，優(yōu)化技術(shù)參數(shù)；同時(shí)在水驅(qū)挖潛難度大的情況下，要進(jìn)一步開展粘壁溫度試驗(yàn)，擴(kuò)大規(guī)模，大力推動聚驅(qū)低溫集油界限的探索，降低聚驅(qū)能耗。

（3）數(shù)智化是提質(zhì)增效的新手段。要以數(shù)字化轉(zhuǎn)型智能化發(fā)展為目標(biāo)，利用精確采集與精準(zhǔn)調(diào)控功能，深化數(shù)據(jù)資源利用，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行管理，促進(jìn)技術(shù)管理由單一專業(yè)化向多元綜合化管理轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)地面工程系統(tǒng)質(zhì)的提升。