油田叢式井平臺(tái)地面工程設(shè)計(jì)

蘇朋龍 羅新占 戚亞明 張超

中油（新疆）石油工程有限公司

昌吉油田吉7井區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地東部吉木薩爾凹陷東斜坡，行政隸屬新疆維吾爾自治區(qū)吉木薩爾縣。吉7井區(qū)是新疆油田公司近10年來(lái)探明的大規(guī)模整裝油藏之一，井區(qū)內(nèi)稠油資源豐富，地表大部分為林地、草場(chǎng)和耕地等敏感區(qū)域，征地困難，征地費(fèi)用高，開發(fā)動(dòng)用效益差。

隨著能源用地政策的改革，對(duì)油田建設(shè)過程中合理、集約、高效用地提出更高的要求。新“兩法”的頒布實(shí)施，提高了對(duì)油田開發(fā)安保維穩(wěn)、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)的要求。在優(yōu)質(zhì)資源貧乏、開采效益低下、低油價(jià)時(shí)期，油田開發(fā)必須突破常規(guī)開發(fā)模式，探索新的開采途徑，走技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、降本增效之路。在新形勢(shì)下，提出“多井叢-大平臺(tái)-井站一體化采油平臺(tái)”[1-2]的建設(shè)理念，將直井改為叢式定向井，將多口井集中在一個(gè)采油平臺(tái)。叢式定向井技術(shù)能夠有效解決地下井位與地面建筑物、地形地貌之間的矛盾，具有不受地面障礙限制、可增加井筒出油面積、減少鉆井征地等優(yōu)點(diǎn)[3]。

平臺(tái)叢式定向井技術(shù)[4]對(duì)采油和集輸工藝也提出了挑戰(zhàn)和要求，本文主要介紹平臺(tái)叢式井地面建設(shè)工程的采油和集輸工藝。

1 采油工藝

吉7井區(qū)新建大平臺(tái)采用“玻璃鋼敷纜復(fù)合連續(xù)油管+電潛螺桿泵”無(wú)桿泵采油模式[5]。針對(duì)稠油井、斜井、深井以及大排量井，無(wú)桿泵采油工藝解決了有桿泵采油時(shí)懸點(diǎn)荷載大、管桿偏磨嚴(yán)重、下泵深度受限、泵效低和系統(tǒng)效率低的問題。玻璃鋼非金屬油管管壁內(nèi)集成動(dòng)力電纜、信號(hào)電纜和加熱電纜，電纜連接潛油電動(dòng)機(jī)、井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。無(wú)桿泵采油工藝可將電潛泵運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)、井下溫度和壓力等傳至地面，實(shí)現(xiàn)地面智能采油。玻璃鋼非金屬油管具有摩阻系數(shù)低、傳熱系數(shù)低、耐腐蝕性好、抗疲勞強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，可使舉升至地面的原油溫度升高約5 ℃，降低了原油在井筒內(nèi)輸送過程中的能耗；玻璃鋼非金屬油管內(nèi)的加熱電纜對(duì)油管解堵和清蠟有著很好的作用，可減少油井清蠟和維修次數(shù)，降低人工操作成本和檢維修成本。

大平臺(tái)將各單井配電控制柜集成為一個(gè)整體智能控制橇[6]。智能控制橇將供電系統(tǒng)、油井控制系統(tǒng)、潛油泵變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)以及加熱系統(tǒng)形成模塊化，該橇具有對(duì)潛油泵的多井協(xié)同智能啟停、分井加熱、柔性啟動(dòng)、防碰撞、頻率調(diào)節(jié)、峰谷平調(diào)節(jié)等控制功能[1]。

采用電潛螺桿泵采油時(shí)泵效比傳統(tǒng)抽油機(jī)提高2 倍，耗電量約為傳統(tǒng)抽油機(jī)的20%，現(xiàn)場(chǎng)操作和維修工程量比傳統(tǒng)抽油機(jī)減少約50%，井口無(wú)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，安全環(huán)保，事故發(fā)生概率低。

2 集輸工藝

目前，吉7井區(qū)油氣集輸采用摻熱水雙管流程[7]，計(jì)量站采用“摻水橇+多通閥橇+計(jì)量橇”[8]的建設(shè)模式，注水工藝采用單干管多井流程，井口保溫采用玻璃鋼保溫盒。

新建計(jì)量站將采油井集輸設(shè)施、供配電設(shè)施、采油設(shè)備控制設(shè)施均統(tǒng)一集中在大平臺(tái)上，形成井站一體化采油平臺(tái)（圖1）。計(jì)量站采用一體化自動(dòng)摻水選井計(jì)量裝置，該裝置將傳統(tǒng)的“摻水橇+多通閥橇+計(jì)量橇”三橇合一，集選井、計(jì)量、摻水于一體，減少了橇體數(shù)量，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便、快捷，可縮短建設(shè)工期，減少施工難度及工程量，并可大幅減少占地面積[9]。新建大平臺(tái)注水工藝采用單干管單井流程，取消了恒流配水橇，縮短了注水流程。

采用井站一體化采油平臺(tái)可大幅縮短單井出油管線、摻水管線和注水管線，井口出油有效利用地層溫度，降低地面管線散熱；同時(shí)可減少摻水管線中的熱量損失[10]。井口采用保溫衣保溫，保溫衣采用耐高溫、防火阻燃材料，可根據(jù)不同類型的井口進(jìn)行定制，比傳統(tǒng)保溫盒保溫效果好，消除了密閉空間帶來(lái)的安全隱患，且便于安裝、拆卸、維修，制造成本低。在大平臺(tái)四周建土堤、綠化樹木、柵欄式圍欄，使其與周圍農(nóng)田和草場(chǎng)隔開。

3 配套技術(shù)

3.1 供配電技術(shù)

傳統(tǒng)采油井采用單變帶單井或單變帶多井的配電方式。新建大平臺(tái)采用箱式變電站為計(jì)量站內(nèi)設(shè)備和井口采油設(shè)備供電，電纜在電纜溝敷設(shè)，減少了供電設(shè)備，縮短了電力線。

圖1 吉7井區(qū)井站一體化采油平臺(tái)三維立體圖Fig.1 Integration of well and station three-dimensional view of oil production platform in Ji 7 well area

箱式變電站將1 140 V、400 V等供電設(shè)備進(jìn)行集成，并設(shè)有供智能控制橇使用的500 kVA降壓變壓器以及供一體化自動(dòng)摻水選井計(jì)量裝置[1]使用的315 kVA降壓變壓器。

3.2 儀表自動(dòng)化技術(shù)

新建大平臺(tái)采用“無(wú)人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控、事故巡井”[1]的運(yùn)行模式，大平臺(tái)至聯(lián)合站之間數(shù)據(jù)傳輸鏈路采用光纜通信方式+Lora通信方式。

新建采油井和注水井采用Lora遠(yuǎn)傳儀表，將井口檢測(cè)信號(hào)遠(yuǎn)傳至Lora基站，進(jìn)而上傳至聯(lián)合站中控室。使用Lora 遠(yuǎn)傳儀表可大大減少電纜敷設(shè)。Lora基站數(shù)據(jù)還可遠(yuǎn)傳至手機(jī)或移動(dòng)電腦，操作人員可隨時(shí)隨地了解生產(chǎn)井情況。

在大平臺(tái)上設(shè)置視頻監(jiān)控和周界防范系統(tǒng)，與計(jì)量站信號(hào)一起通過通信光纜傳輸至聯(lián)合站中控室，通信光纜與工藝管道同溝敷設(shè)以節(jié)省成本。

3.3 道路

新建大平臺(tái)采用井站一體化，減少了單井巡檢道路，平臺(tái)上采用硬化道路，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)無(wú)泥化巡檢[1]。

4 效益分析

吉7井區(qū)叢式井平臺(tái)的建設(shè)大大減少了油田建設(shè)的臨時(shí)和永久征地面積，降低了能源消耗，減少了管線、電力線及道路的建設(shè)，設(shè)備集成降低了設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用及安裝維修費(fèi)用，自動(dòng)化水平的提高減少了現(xiàn)場(chǎng)操作和巡檢工作以及用工數(shù)量。單井平均節(jié)約地面建設(shè)成本約68×104元，節(jié)約運(yùn)行成本約17×104元/a，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀，可有效提高吉7井區(qū)開發(fā)動(dòng)用效益。

吉7井區(qū)叢式井平臺(tái)的建設(shè)與傳統(tǒng)建設(shè)模式相比，減少了土地占用面積，同時(shí)減少了對(duì)原始地貌、地表植被、水系的擾動(dòng)和損毀，降低了能源消耗。新技術(shù)和新設(shè)備的運(yùn)用，可減少現(xiàn)場(chǎng)操作和維修工作量，減少操作人員和油氣接觸時(shí)間。大平臺(tái)采用智能化管理，提高了勞動(dòng)效率，保障油田安全、高效生產(chǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

油田叢式井平臺(tái)開發(fā)模式是今后油田建設(shè)的趨勢(shì)，井站一體化采油平臺(tái)的建設(shè)，既能滿足地面建設(shè)的需求，又可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。吉7井區(qū)井站一體化的建設(shè)模式將成為油田建設(shè)的典范，并成為“井站一體、智能管理、高效生產(chǎn)”的油田建設(shè)示范區(qū)。