“枝上枝”集輸工藝在蘇里格氣田應(yīng)用前景分析

王 勝 ，李 培 ，董易凡 ，張 磊 ，高銀山

（1.中國石油長慶油田分公司第四采氣廠，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017300；2.中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西西安 710021）

蘇里格氣田是典型的低孔、低滲、致密天然氣藏，其地質(zhì)情況復(fù)雜,非均質(zhì)性強,開發(fā)建設(shè)難度大。此外，單井產(chǎn)量低、壓力遞減速度快，穩(wěn)產(chǎn)能力差,具有低滲、低壓、低產(chǎn)、低豐度的“四低”特點。該氣田天然氣中CH4含量在90%（體積分?jǐn)?shù)）以上，H2S含量小于20 mg/m3，CO2含量小于 3%，除含一定（2%～8%）的C2～C6外，還含有少量 C7+重?zé)N，平均 1×104m3天然氣每天約可產(chǎn)0.02 m3凝析油，屬低碳硫比、低含凝析油的濕天然氣[1]。

1 “枝上枝”集輸工藝與傳統(tǒng)蘇里格集輸工藝技術(shù)

1.1 “枝上枝”集輸工藝與傳統(tǒng)蘇里格集輸工藝簡介

1.1.1“枝上枝”集輸工藝技術(shù)簡介 “枝上枝”集輸工藝采用集氣閥組代替?zhèn)鹘y(tǒng)的集氣計量站，井口天然氣通過采氣管道輸送到集氣閥組，再通過集氣管道輸送到集氣增壓站增壓后外輸或去處理廠集中處理。閥組在天然氣集氣支線與大量采氣支線之間形成結(jié)點，通過這個節(jié)點將若干條采氣管道中的天然氣集中到集氣支線中。集氣增壓站的外輸管道就像是樹干，閥組到集氣增壓站的集氣支線就象是樹枝，每個閥組就像是樹枝上的結(jié)點，而所有與結(jié)點連接的采氣管道就像是小的樹枝，因此稱之為“枝上枝”[2]?！爸ι现Α奔敼に嚵鞒淌疽鈭D（見圖1）。

1.1.2 傳統(tǒng)蘇里格集輸工藝簡介 傳統(tǒng)蘇里格集輸工藝采用單井井間串接，通過采氣管道輸送到集氣站，再通過集氣管道輸送到處理廠進(jìn)行處理。傳統(tǒng)蘇里格集輸工藝流程示意圖（見圖2）。

1.2 “枝上枝”集輸工藝與傳統(tǒng)蘇里格集輸工藝對比

國內(nèi)外氣田所采用的集氣工藝流程主要有單井集氣和多井集氣兩種。所采用的集氣管網(wǎng)主要有樹枝狀、放射狀和環(huán)狀三種集氣管網(wǎng)[3]?；旧嫌删?、采氣管道、集氣站、集氣支線和集氣干線構(gòu)成，集輸?shù)奶烊粴馊ネ廨斒渍净蛱幚韽S。

傳統(tǒng)集輸工藝通常分為分散增壓和集中增壓兩種。分散增壓系統(tǒng)流程為：井口產(chǎn)天然氣首先通過采氣管道進(jìn)入集氣增壓站，計量、分離、增壓后的天然氣外輸，增壓站內(nèi)設(shè)有計量閥組、分離器、天然氣壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、污水罐、清管設(shè)施等。集中增壓系統(tǒng)流程為：井口產(chǎn)天然氣首先通過采氣管道進(jìn)入集氣計量站，天然氣經(jīng)計量、分離后通過集氣管道去集氣增壓站集中增壓后外輸。分散增壓和集中增壓系統(tǒng)布站方案的相同點是集氣的節(jié)點均為集氣站，區(qū)別是分散增壓系統(tǒng)設(shè)有多座集氣增壓站，集中增壓系統(tǒng)則只設(shè)一座集氣增壓站。集中增壓“枝上枝”系統(tǒng)流程為：井口產(chǎn)天然氣首先通過采氣管道進(jìn)入集氣閥組，再通過集氣支線輸?shù)郊瘹庠鰤赫驹鰤和廨敗?/p>

“枝上枝”集輸工藝將集氣站改為閥組，將工藝流程大大簡化，省去了傳統(tǒng)流程中集氣計量站中的分離器、壓縮機(jī)、污水罐、供水、供電、值班用房等生產(chǎn)及輔助設(shè)施，最主要的特點是集氣閥組不需要設(shè)固定的操作人員，只需定期巡檢即可，對于地處沙漠地區(qū)條件艱苦的蘇里格氣田尤其適用。

1.3 “枝上枝”集輸工藝與傳統(tǒng)蘇里格集輸工藝應(yīng)用

1.3.1 “枝上枝”集輸工藝技術(shù)在蘇10井區(qū)應(yīng)用 “枝上枝”集輸技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于蘇里格氣田蘇10井區(qū)，蘇10-3集氣站及其所轄閥組的生產(chǎn)建設(shè)是按照集中增壓“枝上枝”閥組布站方案的設(shè)計思想來進(jìn)行的，集氣系統(tǒng)設(shè)計有機(jī)地融合了2006年建成并投產(chǎn)的一期工程的集氣管道和蘇10-1集氣站、蘇10-2集氣站。

采用集中增壓“枝上枝”閥組布站方案，通過井間串接工藝，將3～5口氣井串聯(lián)通過采氣管道輸往集氣閥組，井間串接半徑控制在4 km以內(nèi)。該井區(qū)共布置9個集氣閥組（1?！?＃閥組）、1座集氣站（蘇10-2站）、1座集氣交接站（蘇10-1站）、1座集氣增壓站（蘇10-3站）。9個集氣閥組中的1#～7#集氣閥組進(jìn)入蘇10-3站，8#～9#集氣閥組進(jìn)入已建的蘇10-2站，天然氣在集氣站中經(jīng)氣液分離增壓后，計量外輸至第二、三處理廠。蘇10井區(qū)集氣系統(tǒng)示意圖（見圖3）。

1.3.2 傳統(tǒng)蘇里格集輸工藝在蘇6井區(qū)應(yīng)用 傳統(tǒng)蘇里格集輸工藝已經(jīng)成功應(yīng)用于蘇6井區(qū)，蘇6目前所轄的13座集氣站都是按照“井下節(jié)流、井口不加熱、不注醇、井間串接、帶液計量、中低壓集氣、常溫分離、二級增壓、集中處理”的集輸工藝流程。

采用傳統(tǒng)蘇里格集輸工藝布站方案，通過井間串接工藝，一般以集氣站為圓心，以5公里為集氣半徑，呈放射狀向8個方向輻射8條φ114 mm集氣干管，在每條集氣干管上串接6～8口單井，通過集氣干管輸往集氣站增壓后，計量外輸至第一、二、三處理廠。蘇6井區(qū)集氣系統(tǒng)示意圖（見圖4）。

2 “枝上枝”集輸工藝的優(yōu)缺點

2.1 投資省、見效快

集中增壓“枝上枝”閥組布站方案同傳統(tǒng)蘇里格集輸模式相比，在相同的產(chǎn)能建設(shè)規(guī)模條件下，蘇6井區(qū)所需設(shè)備相對較多，具體設(shè)備使用量（見表1）實踐中，采集氣系統(tǒng)可以與集中增壓站同時建設(shè)，與分散增壓方案相比，建站速度可提高一倍以上，集中增壓站位置的唯一性避免了分散增壓需要的規(guī)劃與實際結(jié)合、集氣系統(tǒng)與外輸系統(tǒng)結(jié)合所需要的漫長論證過程。集中增壓“枝上枝”閥組布站方案充分顯示了其優(yōu)越性。

表1 井區(qū)設(shè)備使用量統(tǒng)計表

2.2 減少用工數(shù)量，便于精細(xì)管理

同蘇6井區(qū)相比，蘇10井區(qū)操作管理人員均集中在增壓站內(nèi)，集氣閥組與采氣井口只采取定期巡檢的方式，減少了操作管理人員的數(shù)量，而且生活設(shè)施集中設(shè)置，極大地簡化了生產(chǎn)和日常生活的管理工作。

2.3 設(shè)備集中分布，便于維護(hù)

同蘇6井區(qū)相比，蘇10井區(qū)設(shè)備集中設(shè)置在集中增壓站一處，減少大型設(shè)備的數(shù)量，同時減少操作人員數(shù)量，方便管理，尤其對于大型設(shè)備如天然氣壓縮機(jī)組和燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的維修，專業(yè)維修隊伍在一處便可完成全部維修工作。

2.4 支線運行平穩(wěn)，冬季未發(fā)生凍堵

2010年，蘇6井區(qū)4條支線出現(xiàn)壓差高（超過0.5 MPa），分別為蘇6-3站集氣支線、蘇6-4站集氣支線、蘇36-3站集氣支線、蘇6-7站集氣支線。而蘇10井區(qū)的蘇10-3站于2007年底投產(chǎn)，蘇10-1集氣交接站天然氣壓縮機(jī)于2008年底投產(chǎn)，天然氣在蘇10-1、蘇10-3站均經(jīng)過4級分離后增壓外輸。投產(chǎn)以來，集氣增壓站及各投產(chǎn)閥組運行平穩(wěn)，未出現(xiàn)閥組干管及站間支線凍堵情況。壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力0.5 MPa左右，各閥組壓力為0.6～0.7 MPa左右，井口壓力不高于1.2 MPa。已投運的 1#～7#閥組到蘇 10-3 站、8#～9#閥組到蘇10-2站的集氣管道未進(jìn)行過清管，根據(jù)威莫斯公式計算，壓差始終在理論值范圍內(nèi)。

2.5 氣田開發(fā)建設(shè)靈活

同蘇6井區(qū)相比，蘇10井區(qū)最大優(yōu)點是建設(shè)靈活，管轄井?dāng)?shù)量大，經(jīng)過生產(chǎn)實踐與理論模擬計算，根據(jù)地形條件的不同，每個閥組管轄井?dāng)?shù)可以從幾口到幾十口，集氣規(guī)?？梢詮膸兹f方到幾十萬方，適應(yīng)天然氣田滾動開發(fā)的特點。作為“樹干”的集中增壓站和輸氣管道建成后，作為“樹枝”的采氣管道以及作為“樹枝與樹干結(jié)點”的閥組，可隨時根據(jù)鉆井、完井工作的進(jìn)度進(jìn)行地面建設(shè)，實現(xiàn)了完成一個閥組投產(chǎn)一個閥組的建設(shè)方式。在不影響正常生產(chǎn)運行的情況下實現(xiàn)了不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提高整個氣田產(chǎn)量的目的。

2.6 集中增壓“枝上枝”閥組布站利于后期氣田的生產(chǎn)

隨著氣井地層能量的衰減，井筒內(nèi)的積液僅靠地層能量是無法舉出，為了獲取更大的采收率，必須采取措施進(jìn)行助排，而我們目前使用的泡排棒、泡排劑、柱塞、連續(xù)油管都是依靠地層能量的，可通過外界力量如氣舉和壓縮機(jī)抽吸來實現(xiàn)加大壓差，排除井筒積液進(jìn)行生產(chǎn)。使用壓縮機(jī)抽吸助排在閥組安裝可實現(xiàn)多口井排除積液，而在傳統(tǒng)蘇里格集輸模式只能在井組上舉液，綜合分析，集中增壓“枝上枝”閥組布站利于后期氣田的生產(chǎn)。

“枝上枝”集輸工藝的弊端：場站規(guī)模較大，無形中增加了風(fēng)險等級；流程切換較復(fù)雜，需要人數(shù)較多。

[1]劉煒，等.蘇里格氣田天然氣集輸工藝技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新[J].天然氣工業(yè)，2007，27（4）：139-141.

[2]裴紅，等.“枝上枝”集輸工藝在大型低滲、低產(chǎn)天然氣田及煤層氣田建設(shè)中的應(yīng)用[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2010，21（2）：12-15.

[3]鄭為，等.蘇里格氣田蘇20井區(qū)集輸管網(wǎng)設(shè)計[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2010，21（2）：20－21，29.