渤海邊際油田集成創(chuàng)新理念及實踐

王越淇，朱夢影，唐寧依，曲兆光，萬宇飛

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459)

0 引言

在國家對2.0億～2.5億噸級國內(nèi)油氣產(chǎn)量要求的背景下，渤海油田實施七年行動計劃，預(yù)計2025年上產(chǎn)4 000萬噸。隨著渤海整裝油田的減少，邊際油田的作用不斷凸顯，開發(fā)進(jìn)程不斷加速。所謂邊際油田是指儲量規(guī)模小、按照目前常規(guī)的方法開發(fā)，其經(jīng)濟效益將有很大可能達(dá)不到公司預(yù)先規(guī)定的收益目標(biāo)底線的油田。這種油田開采難度大，采出程度低，生產(chǎn)周期短，如果使用常規(guī)大型、整裝油田的開采技術(shù)將由于經(jīng)濟效益低而沒有開發(fā)價值[1]。為有效應(yīng)對儲量經(jīng)濟動用門檻高、開發(fā)難度大等新常態(tài)，通過“集成創(chuàng)新”“一體化開發(fā)”等助推降本增效的有效手段，大幅降低了油田開發(fā)儲量門檻，實現(xiàn)了多個邊際油田開發(fā)項目的突破。

1 渤海邊際油田背景介紹

目前，渤海已探明整裝優(yōu)質(zhì)儲量較少，新增和未動用儲量多“低、邊、稠”特征較為明顯。新油田受到儲量品質(zhì)、依托距離遠(yuǎn)、依托平臺能力不足等其他因素的影響，方案編制難度越來越大。以依托開發(fā)為主的邊際油田面臨著關(guān)鍵處理設(shè)備性能降低、注水水質(zhì)達(dá)標(biāo)處理難度大、生產(chǎn)運營成本高等系列生產(chǎn)性難題。同時，地面設(shè)施、管纜設(shè)備又具有一定的投資下限難以突破。

邊際油田開發(fā)是渤海油田面臨的重要研究課題，任何油公司在任何海域開發(fā)邊際油田都有在技術(shù)上的挑戰(zhàn)，但也絕不僅是技術(shù)層面的問題，油公司在管理上也應(yīng)具有統(tǒng)一認(rèn)識，油藏、鉆完井、采油工藝、海洋工程一體化推進(jìn)，勘探、開發(fā)、生產(chǎn)有機結(jié)合。與此同時，為了維持產(chǎn)能并更上臺階，亟需新一輪技術(shù)突破，推動邊際油田開發(fā)，促進(jìn)產(chǎn)能更新，來保證渤海油田穩(wěn)產(chǎn)運行。

在外部環(huán)境風(fēng)險和用海矛盾日益突出的形勢下，邊際油田的開發(fā)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。渤海礦區(qū)受軍事試驗區(qū)、生態(tài)保護(hù)、航道和錨地等海域功能區(qū)劃疊合高達(dá)77%。在多重因素集合下，制約了邊際油田有效開發(fā)。

2 渤海邊際油田一體化集成創(chuàng)新實踐的內(nèi)涵與做法

2.1 開發(fā)理念集成創(chuàng)新，實現(xiàn)油田全生命周期整體最優(yōu)

2.1.1 專業(yè)接口尋求突破，追求總體方案設(shè)計最優(yōu)

一個前期研究項目由油藏、鉆完井、采油工藝、工程專業(yè)共同組成，他們互相牽連，相互制約(如圖1所示)。油藏配產(chǎn)影響單井溫度、壓力、電潛泵電量以及地面設(shè)備等一系列參數(shù)，直接影響工程方案。項目開發(fā)模式相當(dāng)于邊際油田開發(fā)的骨架，應(yīng)緊緊圍繞充分依托的思路，盡可能依托現(xiàn)有設(shè)施、工程設(shè)施盡可能簡易化、工程設(shè)施可重復(fù)利用。面對依托受到制約的情況，在新增設(shè)施最少的基礎(chǔ)上，盡可能最大限度釋放產(chǎn)能，是邊際油田開發(fā)的最優(yōu)出路。

圖1 多專業(yè)相互制約

在渤中26-3油田擴建項目中，前期研究過程中發(fā)現(xiàn)被依托平臺不僅在處理能力上受限，同時在電力依托上也出現(xiàn)瓶頸，如果全油田兼顧則新建平臺上設(shè)施較多，臃腫模式嚴(yán)重拖累項目效益，致使儲量難以動用。通過調(diào)減渤中26-3油田主體區(qū)高含水井產(chǎn)液，優(yōu)化新平臺注水泵等配套設(shè)備，甲板面積相應(yīng)減少，保證了新油田輕裝上陣。同時老油田的調(diào)整優(yōu)化推動了新油田的產(chǎn)能釋放，不僅保住了產(chǎn)量同時也兼顧了投資，縮短了工期，為IRR提升起到正向作用。

2.1.2 前期研究向后延伸，大幅緊縮項目工期計劃

前期項目組成立伊始，與建設(shè)單位建立溝通協(xié)調(diào)機制，充分調(diào)動相關(guān)單位積極性，梳理各個規(guī)模的導(dǎo)管架、組塊等建造時間，聯(lián)合制定最合理工期計劃。充分發(fā)揮“擠海綿效應(yīng)”之后使關(guān)鍵路徑上的每一天都充分銜接。在設(shè)計中間環(huán)節(jié)提前介入落實長線設(shè)備采辦策略，提前啟動文件編制工作，使得整個項目周期在不同設(shè)計階段能夠緊密結(jié)合，做到了大幅緊縮項目工期，促進(jìn)油田早日見產(chǎn)。

2.1.3 科研生產(chǎn)緊密結(jié)合，實現(xiàn)最接地氣工程方案

眾多新項目都要面對升級改造，在項目可研階段就邀請作業(yè)公司生產(chǎn)代表提前介入，收集作業(yè)公司在實際生產(chǎn)中面臨的各種需求。同時將平臺最新變化及時傳遞項目組，最終體現(xiàn)在前期研究的方案編制中。提前解決了未來生產(chǎn)可能面臨的問題，使渤海油田各作業(yè)公司多年積累的龐大組織過程資產(chǎn)得以有效運用，切實減少后期改造和操作費用。

2.2 開發(fā)模式集成創(chuàng)新，推進(jìn)常規(guī)模式不斷升級換代

“三一”開發(fā)模式即對距離已開發(fā)油田20 km以內(nèi)的邊際油氣田，利用一座平臺、兩條海底管道、一條海底電纜將其生產(chǎn)的油氣送入已開發(fā)油田的開發(fā)模式[2]。

隨著開發(fā)技術(shù)不斷創(chuàng)新突破，開發(fā)模式接續(xù)演化升級。針對海管摻水輸送需求、化學(xué)藥劑循環(huán)注入或無人平臺海管置換等問題，在混輸海管上捆綁一條小管徑的子管，單獨建造一體鋪設(shè)，實現(xiàn)“三一”開發(fā)模式2.0版。此模式主要推動了渤中34-3/34-5油田和南堡35-2油田某井區(qū)的高效開發(fā)。與之相反的是，對于需要注水的無人平臺，要充分研究混輸海管置換、盡量減少工作人員登臨平臺頻率、設(shè)施簡單等難題，經(jīng)過研究提高輸水海管規(guī)格直到與混輸海管一致，即“三一”開發(fā)模式3.0版。如此，一方面為油田后期加大注水量，提液增產(chǎn)提供條件，另一方面可節(jié)省無人平臺上本應(yīng)設(shè)置的收發(fā)球裝置，并實現(xiàn)預(yù)熱、清管和置換的一體化，以及降低人員登臨平臺次數(shù)和風(fēng)險，墾利3-2某區(qū)塊油田以此模式順利開發(fā)。當(dāng)依托平臺距離邊際油田相對較遠(yuǎn)時，采用注水開發(fā)方式省去注水海管，旅大29-1油田由此實現(xiàn)了渤海油田第一個無人注水智能油田的開發(fā)建設(shè)。

效益最大化，區(qū)域聯(lián)動協(xié)調(diào)發(fā)展，形成良性生態(tài)：邊際油田由于儲量小，難以支撐新建較大的固定設(shè)施和較長的海底管線。為盡可能實現(xiàn)有效開發(fā)，提出“充分依托、兼顧本油田和周邊潛力、保證區(qū)域內(nèi)油田綜合聯(lián)動經(jīng)濟效益”為開發(fā)原則的區(qū)域聯(lián)合開發(fā)模式。如某油田通過建立油氣“區(qū)域處理中心”，帶動了周邊中型油田以及后續(xù)接入的一些小型邊際油田的有效開發(fā)，同時輻射解決了已建油田電站燃料氣緊缺的問題，對其他類似油田群的開發(fā)具有借鑒作用。以儲量豐度和產(chǎn)能較好的油田為區(qū)域聯(lián)合開發(fā)主體和核心，以點帶面帶動周邊邊際小油田的接入開發(fā)，為其依托處理、儲存外輸?shù)忍峁┵Y源條件，實現(xiàn)工程設(shè)施資源共享，優(yōu)勢互補。

2.3 開發(fā)技術(shù)集成創(chuàng)新，促進(jìn)改革創(chuàng)新向縱深推進(jìn)

2.3.1 集約式供電方式和電力設(shè)施

常規(guī)海上邊際油田開發(fā)中，常規(guī)供電方案通常為敷設(shè)一條海纜為目標(biāo)平臺供電，在目標(biāo)平臺上配置變壓器間、配電間、電潛泵控制間等獨立的電氣房間，導(dǎo)致占地面積大。無人平臺通過集成創(chuàng)新、集中供電、采用周期短、無人化、低成本、高度自動化與高度集成化的模式能夠有效開發(fā)邊際油田。采用靜態(tài)濕式集束海纜輸電關(guān)鍵技術(shù)，取消常規(guī)油田設(shè)計的電潛泵變壓器間與電潛泵控制間，實現(xiàn)有供電平臺直接為生產(chǎn)油井集中供電，簡化新建平臺配電系統(tǒng)，減小新建平臺規(guī)模。采用一體化電氣房間(E-HOUSE)關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)在有限空間內(nèi)高度集成平臺供配電系統(tǒng)，可快速建造安裝，易于搬遷，可重復(fù)利用等特點，大大減少項目投資，降本增效成果顯著。

2.3.2 新型注水開發(fā)技術(shù)突破

常規(guī)邊際油田常采用無人平臺注水開發(fā)技術(shù)，對于距離被依托平臺較遠(yuǎn)的邊際油田，遠(yuǎn)程注水開發(fā)技術(shù)由于注水海管投資太高，很難達(dá)到預(yù)期效益。針對此難題，可考慮取消注水海管，在新建的無人平臺上設(shè)置水源井水系統(tǒng)，并提升無人注水平臺的整體自動化水平，擴展“無人平臺”的概念邊界。通過研究采用基于可靠性的地面臥式電潛泵增壓關(guān)鍵技術(shù)、無人自動化與遠(yuǎn)程遙控技術(shù)，使新型注水開發(fā)模式得以實現(xiàn)。

3 渤海邊際油田一體化集成創(chuàng)新實踐的成效

3.1 有效降低邊際油田開發(fā)儲量動用門檻

旅大29-1注水開發(fā)油田，可依托距離長達(dá)15 km，開發(fā)方案經(jīng)濟效益差，在歷時2年多的開發(fā)研究過程中，均難以突破經(jīng)濟效益門檻。通過一體化集成創(chuàng)新，刷新了可依托邊際油田注水開發(fā)儲量動用門檻，由600余萬立方米降低至400余萬立方米。渤中26-3油田擴邊區(qū)塊，受依托平臺處理能力、電力缺口影響，改造量較大，同時需兼顧解決老平臺電網(wǎng)能力受限問題。通過區(qū)域統(tǒng)籌、技術(shù)創(chuàng)新等系列手段實現(xiàn)降本增效，將不可依托的邊際油田開發(fā)儲量動用門檻由400余萬立方米，降低至200余萬立方米。

3.2 助力企業(yè)提升核心競爭力

隨著渤海整裝油田的減少，邊際油田經(jīng)濟有效開發(fā)的作用將不斷凸顯。在一體化集成創(chuàng)新理念開發(fā)實踐的推動下，中海石油有限天津分公司形成并深入踐行了一體化管理模式和管理機制，倒逼行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，研究實力大幅提升，培養(yǎng)和鍛煉了一大批創(chuàng)新型人才。近年國際原油價格接連“跳水”，全球石油行業(yè)將陷入行業(yè)低谷期，人才是助力企業(yè)安然渡過行業(yè)低谷期的強有力保障。

4 結(jié)語

該部分成效進(jìn)一步印證了以集成創(chuàng)新為導(dǎo)向的一體化邊際油田開發(fā)模式的可行性、先進(jìn)性。該種開發(fā)模式，以推動渤海邊際油田開發(fā)建設(shè)、將邊際油田儲量轉(zhuǎn)化產(chǎn)量為出發(fā)點，提高了公司的核心競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力，契合了國家和公司的發(fā)展需求，腳踏實地踐行了能源安全戰(zhàn)略，可以被海洋石油相關(guān)領(lǐng)域所借鑒，助力實現(xiàn)渤海油田可持續(xù)開發(fā)。