杏Ⅰ～Ⅱ區(qū)東部三次采油后地面系統(tǒng)優(yōu)化措施分析

王明信 王中專 張興波 蔣容 祝愿（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

油田進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)后期[1]，單純的水驅(qū)開(kāi)發(fā)已經(jīng)難以驅(qū)替挖潛油層中大量的剩余油，為此通過(guò)三次采油方式，提高油田的地下原油采收率[2]。目前，應(yīng)用規(guī)模較大的三次采油方式有聚合物驅(qū)（簡(jiǎn)稱聚驅(qū)）和三元復(fù)合驅(qū)（簡(jiǎn)稱三元）。聚驅(qū)和三元兩種驅(qū)油方式，均需要配制化學(xué)體系注入地層驅(qū)替原油，與常規(guī)二次采油的水驅(qū)開(kāi)發(fā)相比，聚驅(qū)和三元在注入端除注水站以外，需要增加配制和注入環(huán)節(jié)，在采出端采出液化學(xué)性質(zhì)更復(fù)雜[3]，地面集輸和污水處理與水驅(qū)環(huán)節(jié)相似，但需要建設(shè)更復(fù)雜的工藝適應(yīng)復(fù)雜介質(zhì)的處理需求[4]。杏Ⅰ～Ⅱ區(qū)東部于1966 年開(kāi)始建設(shè)。該油田區(qū)域建設(shè)開(kāi)發(fā)以來(lái)，先后進(jìn)行了水驅(qū)、聚驅(qū)和三元開(kāi)發(fā)，為滿足不同開(kāi)發(fā)方式下生產(chǎn)運(yùn)行需求，建設(shè)了完備的集輸、處理、配注等站庫(kù)系統(tǒng)。

1 三次采油后地面系統(tǒng)面臨形勢(shì)

聚驅(qū)和三元開(kāi)發(fā)統(tǒng)稱為三采開(kāi)發(fā)，具有典型的周期性，化學(xué)段塞開(kāi)發(fā)階段約為4～9 年，站庫(kù)建設(shè)一般按照滿足高峰期處理量需求設(shè)計(jì)規(guī)模。當(dāng)區(qū)域開(kāi)發(fā)進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)階段會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)油量下降、處理液量降低、采出液含劑濃度降低等問(wèn)題，站庫(kù)面臨能力過(guò)剩和負(fù)荷不均衡的形勢(shì)。

1.1 原油集輸系統(tǒng)面臨形勢(shì)

由于油井已經(jīng)進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期，杏Ⅰ～Ⅱ區(qū)東部地面系統(tǒng)生產(chǎn)站庫(kù)出現(xiàn)腐蝕老化和低負(fù)荷運(yùn)行問(wèn)題，制約安全平穩(wěn)和高效運(yùn)行。

1.1.1 水驅(qū)站庫(kù)腐蝕老化問(wèn)題突出

區(qū)域內(nèi)已建水驅(qū)轉(zhuǎn)油站5 座，平均運(yùn)行年限長(zhǎng)達(dá)28 年，最長(zhǎng)運(yùn)行年限33 年。水驅(qū)開(kāi)發(fā)受油層產(chǎn)油自然遞減及控含水等措施影響[5]，油井產(chǎn)液和產(chǎn)油量大幅下降，站庫(kù)負(fù)荷率持續(xù)走低，平均達(dá)到48.6%。同時(shí)，設(shè)備設(shè)施腐蝕老化問(wèn)題突顯，站內(nèi)容器、管道腐蝕穿孔頻繁，水驅(qū)轉(zhuǎn)油站建設(shè)及運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 水驅(qū)轉(zhuǎn)油站建設(shè)及運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)

1.1.2 三采站庫(kù)低效低負(fù)荷運(yùn)行

三采開(kāi)發(fā)具有階段性，整個(gè)開(kāi)發(fā)周期產(chǎn)油量呈現(xiàn)類正態(tài)分布特征，開(kāi)發(fā)后期產(chǎn)油量逐漸降低，同時(shí)受地層不吸水[6]和高含水關(guān)井等因素影響，區(qū)域開(kāi)井率不足50%，采出液大幅降低，聚驅(qū)轉(zhuǎn)油放水站和三元轉(zhuǎn)油站負(fù)荷率平均41.4%。由于三采開(kāi)發(fā)周期短，站庫(kù)運(yùn)行時(shí)間相對(duì)較短，整體設(shè)備設(shè)施狀況良好，三采轉(zhuǎn)油（放水）站建設(shè)及運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 三采轉(zhuǎn)油（放水）站建設(shè)及運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)

1.2 配注系統(tǒng)面臨形勢(shì)

1）配制站、注入站呈現(xiàn)閑置狀態(tài)。聚合物驅(qū)開(kāi)發(fā)經(jīng)歷空白水驅(qū)、聚合物段塞和后續(xù)水驅(qū)3 個(gè)主要階段，三元開(kāi)發(fā)經(jīng)歷空白水驅(qū)、前置聚合物段塞、三元主段塞、三元副段塞、后續(xù)聚合物段塞和后續(xù)水驅(qū)6 個(gè)主要階段[7]。當(dāng)化學(xué)段塞在地層中推進(jìn)，采出液含水逐漸降低，油井進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的低含水期；隨著化學(xué)劑的進(jìn)一步波及和驅(qū)替，油層采出液含水回升，驅(qū)替效率和開(kāi)發(fā)效益降低；當(dāng)油井進(jìn)入高含水回升后期時(shí)，停注化學(xué)段塞，開(kāi)發(fā)進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)階段。此時(shí)，為滿足化學(xué)劑注入而建設(shè)的聚合物配制站、注入站等三采配注站庫(kù)停運(yùn)，化學(xué)劑配注設(shè)施呈現(xiàn)閑置狀態(tài)。

2）注水站負(fù)荷率降低。同樣受地層不吸水和高含水等因素影響，后續(xù)水驅(qū)注入井開(kāi)井率降低61%，注入量降低73%，注水站實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷大幅降低，運(yùn)行負(fù)荷率僅為21.2%，注水站剩余能力較大。

1.3 污水處理系統(tǒng)面臨形勢(shì)

1） 聚驅(qū)、三元污水站處理負(fù)荷率持續(xù)降低。采用聚驅(qū)和三元開(kāi)發(fā)方式采出液成分不同，聚合物驅(qū)采出液主要成分是聚合物，黏度較大，污水處理較水驅(qū)需要更長(zhǎng)的沉降時(shí)間；三元采出液含有聚合物、表活劑和堿，溶液不僅黏度大，而且乳化性強(qiáng)，污水處理難度較大，對(duì)沉降和過(guò)濾工藝及參數(shù)的要求更高[8]。杏Ⅰ～Ⅱ區(qū)東部區(qū)域?yàn)闈M足兩種三采開(kāi)發(fā)方式中采出液的污水處理需求，分別建設(shè)聚合物驅(qū)污水處理站和三元污水處理站各1 座。隨著區(qū)域三采進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)階段，采出污水減少65%以上，聚合物驅(qū)和三元污水站處理負(fù)荷率分別降低至35%和20%，剩余能力較大。

2）深度污水處理站負(fù)荷率降低。深度污水處理站主要為滿足二、三次加密和三采井網(wǎng)的深度注水需求，當(dāng)三采區(qū)塊進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)階段，地面系統(tǒng)結(jié)合“三采采出水過(guò)剩、深度水源不足”的矛盾，采取注入水質(zhì)由深度污水調(diào)整為普通污水的措施[9]，三采后續(xù)水驅(qū)井網(wǎng)不再需要深度污水量，區(qū)域深度污水站負(fù)荷相應(yīng)降低，由高峰期91%降至57%，有較大剩余能力。

2 優(yōu)化調(diào)整措施及效果

杏Ⅰ～Ⅱ區(qū)東部區(qū)域內(nèi)經(jīng)過(guò)水驅(qū)、聚驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)多種方式開(kāi)發(fā)后，當(dāng)聚驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)階段時(shí)，實(shí)際開(kāi)發(fā)情況導(dǎo)致地面三采系統(tǒng)產(chǎn)、注、處理各環(huán)節(jié)運(yùn)行負(fù)荷率較低。針對(duì)這種狀況，結(jié)合相鄰區(qū)域產(chǎn)能開(kāi)發(fā)安排和本區(qū)域內(nèi)水驅(qū)站庫(kù)老化低效情況，采取“用、轉(zhuǎn)、合、關(guān)”的技術(shù)和管理措施，可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域能力負(fù)荷優(yōu)化、生產(chǎn)提效。

2.1 接替利用

通過(guò)對(duì)地面系統(tǒng)三次采油設(shè)備設(shè)施建設(shè)情況及使用壽命特點(diǎn)分析，深度結(jié)合油田開(kāi)發(fā)規(guī)劃，提出相鄰三采區(qū)塊錯(cuò)峰開(kāi)發(fā)的部署方案，實(shí)現(xiàn)相鄰區(qū)塊化學(xué)段塞不重疊開(kāi)發(fā)，達(dá)到地上地下一體化優(yōu)化[10]、地面設(shè)施接替利用的效果。

杏Ⅰ～Ⅱ區(qū)東部區(qū)域停注化學(xué)劑一年后，相鄰的杏Ⅲ～Ⅳ區(qū)東部開(kāi)始化學(xué)驅(qū)開(kāi)發(fā)。結(jié)合杏Ⅰ～Ⅱ區(qū)東部區(qū)域內(nèi)站庫(kù)分布，聚合物配制站、三采注水站、深度污水處理站和脫水站4 座站庫(kù)負(fù)荷和剩余能力，實(shí)現(xiàn)站庫(kù)設(shè)備設(shè)施在新建杏Ⅲ～Ⅳ區(qū)東部產(chǎn)能區(qū)塊中接替利用，站庫(kù)處理能力接替利用關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1 站庫(kù)處理能力接替利用關(guān)系

減少了建設(shè)母液配制能力5 800 m3/d，注水能力13 200 m3/d，深度污水處理能力8 000 m3/d，以及三元脫水能力1 048 t/d，合計(jì)節(jié)省投資1.08 億元，有效控制產(chǎn)能建設(shè)投資。同時(shí)，使區(qū)域站庫(kù)負(fù)荷率提高37%，提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率。

2.2 實(shí)施負(fù)荷轉(zhuǎn)移

在油田的高含水開(kāi)發(fā)后期，基礎(chǔ)井網(wǎng)不斷實(shí)施高滲層封堵和層系調(diào)整，注水井降低，以致該套井網(wǎng)需求普通注水量降低，從而普通注水站負(fù)荷率降低。三采井網(wǎng)與水驅(qū)基礎(chǔ)井網(wǎng)井位交錯(cuò)分布，由于三采區(qū)塊進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)階段后注入水質(zhì)與基礎(chǔ)井網(wǎng)一致，根據(jù)普通注水的實(shí)際，按照優(yōu)化布局、均衡負(fù)荷的原則，將該區(qū)域內(nèi)聚3-2、聚3-5 等5 座后續(xù)水驅(qū)注入站總來(lái)水就近掛接至普通注水干線，實(shí)現(xiàn)注水負(fù)荷由三采注水站轉(zhuǎn)移至普通注水站[11]，即由普通注水站為后續(xù)水驅(qū)注入站注水，使杏Ⅰ～Ⅱ區(qū)東部普通注水站負(fù)荷率提高33%，供需矛盾得到緩解，系統(tǒng)效率得到提高。同時(shí)，原三采注水站出現(xiàn)較大剩余能力，為在相鄰杏Ⅲ～Ⅳ區(qū)產(chǎn)能區(qū)塊接替利用注水能力創(chuàng)造條件，即為區(qū)域內(nèi)三元3-7、三元3-8 和三元3-9 注入站注水，后續(xù)水驅(qū)注入井負(fù)荷轉(zhuǎn)移見(jiàn)圖2。

圖2 后續(xù)水驅(qū)注入井負(fù)荷轉(zhuǎn)移

2.3 實(shí)施水聚驅(qū)轉(zhuǎn)油站優(yōu)化合并

杏Ⅰ～Ⅱ區(qū)東部區(qū)域隨著開(kāi)發(fā)進(jìn)入后期，水驅(qū)轉(zhuǎn)油站和三采轉(zhuǎn)油站負(fù)荷率逐漸降低，甚至低于40%。其中，水驅(qū)站庫(kù)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，腐蝕老化較為嚴(yán)重，而聚驅(qū)和三元轉(zhuǎn)油站建設(shè)時(shí)間相對(duì)較短，設(shè)備設(shè)施運(yùn)行狀況良好?？紤]三采采出液含劑逐漸降低，而水驅(qū)和三采采出液性質(zhì)接近的實(shí)際情況，為解決站庫(kù)老化腐蝕問(wèn)題，同時(shí)提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，杏Ⅰ～Ⅱ區(qū)東部實(shí)施了區(qū)域內(nèi)的水驅(qū)、三采轉(zhuǎn)油站優(yōu)化調(diào)整，即將運(yùn)行年限長(zhǎng)、老化嚴(yán)重的水驅(qū)轉(zhuǎn)油站負(fù)荷轉(zhuǎn)到設(shè)施狀況好、負(fù)荷低的三采轉(zhuǎn)油站，以核減老化水驅(qū)轉(zhuǎn)油站數(shù)量。

根據(jù)區(qū)塊開(kāi)發(fā)情況，先后對(duì)區(qū)域內(nèi)5#轉(zhuǎn)油站和聚驅(qū)轉(zhuǎn)油放水站、2#轉(zhuǎn)油站和三元轉(zhuǎn)油站優(yōu)化調(diào)整，核減老化水驅(qū)轉(zhuǎn)油站2座，關(guān)系調(diào)整方案見(jiàn)圖3。實(shí)施優(yōu)化調(diào)整后，改造投資累計(jì)減少1 753 萬(wàn)元，減少勞動(dòng)用工22人，年降低運(yùn)行費(fèi)用554萬(wàn)元。

圖3 關(guān)系調(diào)整方案

2.4 實(shí)施優(yōu)化關(guān)停

在杏Ⅰ～Ⅱ區(qū)東部區(qū)域，結(jié)合能力利用和優(yōu)化調(diào)整等優(yōu)先措施，通過(guò)局部調(diào)整，將超低負(fù)荷站庫(kù)處理對(duì)象調(diào)至相鄰相同功能站庫(kù)，對(duì)于工藝不成熟或通過(guò)站間管網(wǎng)調(diào)整無(wú)利用效益的站庫(kù)，實(shí)施關(guān)停。具體操作三方面：根據(jù)區(qū)域進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)后，三元區(qū)塊產(chǎn)液和聚驅(qū)產(chǎn)液性質(zhì)逐步相似的特點(diǎn)，將三元污水調(diào)入聚驅(qū)污水站處理，關(guān)停建設(shè)較早且工藝不成熟的三元污水站；結(jié)合前端實(shí)施水聚驅(qū)轉(zhuǎn)油站優(yōu)化調(diào)整措施，將采出液直接輸至脫水站處理，取消三元放水站；針對(duì)區(qū)域后續(xù)水驅(qū)注入水質(zhì)調(diào)整為普通污水，深度污水站負(fù)荷過(guò)低的情況，通過(guò)調(diào)整局部供注關(guān)系，取消區(qū)域老化的深度污水站，核減站庫(kù)3 座，降低費(fèi)用134 萬(wàn)元。

3 結(jié)論

1） 三采開(kāi)發(fā)建設(shè)要堅(jiān)持地上地下一體優(yōu)化。鑒于三次采油開(kāi)發(fā)的周期性和階段性，油田開(kāi)發(fā)專業(yè)在制定油田開(kāi)發(fā)規(guī)劃時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌考慮地面設(shè)施接替利用價(jià)值，做到錯(cuò)峰開(kāi)發(fā)部署；地面工程在制定地面建設(shè)規(guī)劃時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌考慮油田未來(lái)開(kāi)發(fā)安排，做到優(yōu)化能力布局，最大程度延長(zhǎng)設(shè)施利用周期，提高投資效益。

2）結(jié)合開(kāi)發(fā)規(guī)劃和生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行情況，三次采油后地面工程系統(tǒng)可采取“用、轉(zhuǎn)、合、關(guān)”的技術(shù)措施。本區(qū)塊優(yōu)化效果明顯，降低相鄰區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)及區(qū)域內(nèi)老化站庫(kù)改造投資1.25 億元，提高區(qū)域站庫(kù)負(fù)荷率33%～37%，核減老化站庫(kù)5 座，降低運(yùn)行成本688 萬(wàn)元/a，實(shí)現(xiàn)最大限度的提質(zhì)增效。