大慶油田“十四五”期間地面工程助力效益建產(chǎn)技術(shù)路線

曹萬巖 陳振新 寇秋渙 夏蓉 邊孝琦

1大慶油田設(shè)計(jì)研究院有限公司

2大慶油田有限責(zé)任公司

經(jīng)過60 多年的開發(fā)，大慶油田地面工程建設(shè)經(jīng)歷了開發(fā)上產(chǎn)、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和產(chǎn)量戰(zhàn)略調(diào)整階段。產(chǎn)能建設(shè)是油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的有序接替，是大慶油田3 000×104t 穩(wěn)產(chǎn)的重要保障。大慶油田產(chǎn)能建設(shè)包括長垣水驅(qū)、化學(xué)驅(qū)和外圍低滲開發(fā)等類型。其中，長垣水驅(qū)逐漸從優(yōu)質(zhì)儲層開發(fā)轉(zhuǎn)向以層系調(diào)整、過渡帶加密、邊部外擴(kuò)及剩余油挖潛和薄差油層開發(fā)為主，開發(fā)難度大、效益差；化學(xué)驅(qū)開發(fā)從主力一類、二類油層逐漸轉(zhuǎn)向以二類B 油層為主，儲層總體品質(zhì)較差，建設(shè)投資高、化學(xué)劑用量大、開發(fā)費(fèi)用高；外圍低滲油田儲層進(jìn)一步變差，區(qū)塊分布更加零散，常規(guī)油豐度低，致密油占比大，稠油需配套熱采，開發(fā)難度大，地面依托差，經(jīng)濟(jì)效益達(dá)標(biāo)難[1]。面對油田日趨復(fù)雜的開發(fā)形勢，地面系統(tǒng)控投資、降成本、高效益建產(chǎn)的難度越來越大，為此，經(jīng)過不斷探索、積累和總結(jié)，近年來，通過實(shí)施地上地下一體化優(yōu)化、系統(tǒng)布局優(yōu)化、系統(tǒng)剩余能力優(yōu)化、工藝技術(shù)簡化等“三優(yōu)一簡”技術(shù)措施，地面投資及運(yùn)行成本得到有效控減，為油田效益建產(chǎn)提供了助力。

1 “十三五”期間“三優(yōu)一簡”技術(shù)路線及成果

1.1 地上地下一體化優(yōu)化

油藏工程、鉆井工程、采油工程、地面工程多方結(jié)合，通過對開發(fā)和地面統(tǒng)籌考慮，充分利用已建設(shè)施，如北一區(qū)斷東西塊三元驅(qū)產(chǎn)能，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，使普通污水配制三元體系的界面張力、穩(wěn)定性、黏度和驅(qū)油效果等性能指標(biāo)在不同濃度下均不低于深度水配制的體系質(zhì)量，結(jié)合油藏工程，將注入水質(zhì)“深度污水配制深度污水稀釋”調(diào)整為“普通污水配制普通污水稀釋”，調(diào)整后實(shí)現(xiàn)三元污水就地循環(huán)回注，節(jié)約投資5 213.4 萬元；通過錯(cuò)峰開發(fā)、建設(shè)，有效控制新增規(guī)模，如南七～八區(qū)產(chǎn)能相鄰5 個(gè)區(qū)塊的錯(cuò)峰開發(fā)，避免了地面系統(tǒng)注采規(guī)模峰谷疊加，少建規(guī)模2.5×104t，節(jié)約投資9 000 萬元；通過聯(lián)合部署叢式井發(fā)揮其建設(shè)優(yōu)勢，減少地面建設(shè)工程量。同時(shí)，地面工程以“集、輸、注”系統(tǒng)為核心，圍繞主體工程對供配電、道路等配套系統(tǒng)同步優(yōu)化。

1.2 系統(tǒng)布局優(yōu)化

統(tǒng)籌考慮未來幾年的開發(fā)安排，科學(xué)優(yōu)化站場布局，有效縮減新建站數(shù)量及規(guī)模。主要做法包括：總體規(guī)劃、分布實(shí)施；少建站，多站場合并建大站，如統(tǒng)籌考慮杏八～九區(qū)3 個(gè)區(qū)塊分年建設(shè)的能力和規(guī)模，集中建設(shè)聯(lián)合站1 座，減少2 座，節(jié)約投資1.2 億元；打破廠界、區(qū)域界線，統(tǒng)籌規(guī)劃；利用和依托轉(zhuǎn)油站已建加熱、分離能力，如在永樂油田源142-源20 區(qū)塊產(chǎn)能中，打破廠界，將采油八廠和十廠的58 口井采出液轉(zhuǎn)入頭臺油田源141 轉(zhuǎn)油站集中處理，少建中間加熱站4 座、拉油點(diǎn)1 座、通井路7 km，節(jié)省投資1 648 萬元。

1.3 系統(tǒng)剩余能力優(yōu)化

通過多年建設(shè)，大慶油田形成了龐大的地面系統(tǒng)，隨著開發(fā)方式和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)調(diào)整，雖有負(fù)荷不均衡的現(xiàn)象，但已建能力仍有相互利用的空間。因此，“十三五”以來，通過水驅(qū)和化學(xué)驅(qū)能力相互利用、充分利用已建系統(tǒng)剩余能力進(jìn)而提高負(fù)荷率、盤活已建資產(chǎn)等措施，有效挖潛利用各系統(tǒng)能力229.1×104m3/d，少建站場149 座。

1.4 工藝和新型高效設(shè)備簡化

大慶油田進(jìn)入高含水開發(fā)階段后，為滿足開發(fā)需求和降低建設(shè)投資及運(yùn)行成本，對地面工程系統(tǒng)不斷總結(jié)和研究，在傳統(tǒng)雙管摻水集油、單管環(huán)狀摻水集油工藝的基礎(chǔ)上，形成“兩就近”、“三管或五管大井叢”集油工藝。針對聚驅(qū)開發(fā)注入需求，發(fā)展形成“低壓二元、高壓二元”簡化配注工藝、“一泵多井”注入工藝。在原有處理技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研發(fā)出“翼形板式” 油水分離技術(shù)、“大容量脈沖供電+防污染護(hù)罩式高壓絕緣吊柱”電脫水器改進(jìn)技術(shù)、“相變加熱爐機(jī)械自動(dòng)清垢”技術(shù)、“沉降罐加氣浮”污水處理技術(shù)，形成適用于不同開發(fā)需求的新型高效處理設(shè)備，有效適應(yīng)了不同形勢下開發(fā)需求的不斷變化[2-4]。

1.5 取得成果

“十三五”期間，通過全油田規(guī)?；瘧?yīng)用“三優(yōu)一簡”技術(shù)措施，少建站場149 座，減少占地33.6 km2，節(jié)省投資35.89 億元，年節(jié)約運(yùn)行成本6 300 萬元，在滿足開發(fā)生產(chǎn)需求的前提下，有效控制地面建設(shè)投資和運(yùn)行成本。與“十三五”初期相比，產(chǎn)能建設(shè)單井地面投資持續(xù)降低，由130.7萬元降至“十三五”末期的107.5 萬元，下降幅度達(dá)17.8%，地面投資得到有效控制。

2 “十四五”前兩年地面工程多措并舉助力效益建產(chǎn)

“十四五”期間，大慶油田為實(shí)現(xiàn)3 000 萬噸高質(zhì)量原油穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)，平均年基建油水井6 000～7 000 口，結(jié)合不同區(qū)塊的開發(fā)特點(diǎn)，通過統(tǒng)籌規(guī)劃、深入挖潛、工藝簡化，努力實(shí)現(xiàn)“兩零一控減”，即規(guī)模零新增、站場零新增，單井投資逐年控減；同時(shí)，地面工程與油藏、鉆井、采油等多部門聯(lián)合，綜合實(shí)施優(yōu)化措施，助推低效產(chǎn)能區(qū)塊的有效動(dòng)用。

2.1 注重統(tǒng)籌規(guī)劃

南一區(qū)水聚驅(qū)綜合治理區(qū)塊基建井?dāng)?shù)2 400 余口，建成產(chǎn)能規(guī)模86.86×104t，為2022 年重點(diǎn)開發(fā)建設(shè)區(qū)域（長垣老區(qū)產(chǎn)能占比57.8%）。該區(qū)塊為水驅(qū)層系調(diào)整、抗鹽聚驅(qū)同區(qū)域同步開發(fā)，利用井和新鉆井交叉分布，地面處理設(shè)施龐雜，井網(wǎng)密度大。針對南區(qū)開發(fā)特點(diǎn)，地面系統(tǒng)水聚驅(qū)統(tǒng)籌規(guī)劃，通過能力調(diào)配、區(qū)域優(yōu)化合并，提高區(qū)域負(fù)荷、控制站場規(guī)模不增，降低地面產(chǎn)能投資。

（1）合理調(diào)配液量，滿足開發(fā)及地面需求。針對水驅(qū)開發(fā)的深度水水源需求不足而周邊區(qū)域又無法補(bǔ)給的問題，從采出端進(jìn)行調(diào)整，將后續(xù)水驅(qū)產(chǎn)出水作為深度水水源，以間為單元，將聚驅(qū)站后續(xù)水驅(qū)井調(diào)入水驅(qū)站，滿足開發(fā)需求的同時(shí)，利用已建聚驅(qū)站剩余能力接納聚驅(qū)新井產(chǎn)液，少建管網(wǎng)52 km，少建聚驅(qū)轉(zhuǎn)油站1 座。

（2）適時(shí)開展優(yōu)化合并，精簡區(qū)域站場布局。結(jié)合區(qū)域站場老化、新增產(chǎn)液后能力不足需擴(kuò)改建的時(shí)機(jī)，通過多方案比選，優(yōu)化合并規(guī)模小、老化且分散的站場，集中合并建大站2 座，核減注入站1 座、停運(yùn)深度污水站1 座。以上舉措實(shí)施后，在新增1 110 口油水井條件下，區(qū)域站場數(shù)量由31 座核減為25 座，氣液分離、游離水和電脫水負(fù)荷率分別提高了54.5%、2.8%和21.1%，深度水負(fù)荷率提高了6.5%，精簡了站場布局及規(guī)模，提高了站場負(fù)荷率。單井地面投資比指標(biāo)降低了42%，投資控制效果顯著。

2.2 細(xì)化能力挖潛

近年來，為實(shí)現(xiàn)新增產(chǎn)能的有序接替，長垣化學(xué)驅(qū)開發(fā)逐漸從主力油層轉(zhuǎn)向水驅(qū)控制程度比較低的二類薄差油層，且開采儲層利用原二類油層井網(wǎng)進(jìn)行上下返層開發(fā)。統(tǒng)計(jì)“十四五”期間平均年利用井占比55%以上，地面已建設(shè)施完備、可依托性強(qiáng)。針對不同開發(fā)特點(diǎn)，精準(zhǔn)施策，有效利用剩余能力，降低建設(shè)投資。

（1）利用已建設(shè)施原井網(wǎng)返層開發(fā)充分。對于利用井井別不變，充分依托已建管網(wǎng)及站場剩余能力，結(jié)合開發(fā)配注參數(shù)調(diào)整，僅對部分工藝、腐蝕老化設(shè)備及管網(wǎng)進(jìn)行改造完善，實(shí)現(xiàn)能力“零新增”；對于利用井井別發(fā)生調(diào)整，則就近搭接可利用已建管道，減少新建工程量。

（2）新布井網(wǎng)開發(fā)，適時(shí)打破水、聚驅(qū)處理界限[5]。如喇嘛甸油田南中西一區(qū)聚驅(qū)產(chǎn)能，鑒于區(qū)域內(nèi)已建水驅(qū)轉(zhuǎn)油站普遍見聚濃度在200 mg/L 以上，水驅(qū)污水站均按照聚驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)核算，未將將新建389 口油井就近接入周邊水、聚驅(qū)轉(zhuǎn)油站，將采出液混合處理，利用已建能力2.99×104m3，區(qū)域油氣分離負(fù)荷率由86.8%提高到98.7%。

（3）配注系統(tǒng)充分利用閑置設(shè)施，盤活已建資產(chǎn)。充分利用化學(xué)驅(qū)產(chǎn)能周期性注入的開發(fā)特點(diǎn)，當(dāng)該區(qū)塊進(jìn)入下一個(gè)注入周期時(shí)，盡可能對已建注入泵房、設(shè)施及站外管道等改造利舊，減少新建。

2.3 簡化地面工藝

“十四五”以來，外圍低滲透油田加快了低效、非常規(guī)開發(fā)建設(shè)步伐，由于開發(fā)建設(shè)區(qū)塊分布零散、物性差異大、地面依托條件差，若按常規(guī)模式建設(shè)，開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益差，難以有效動(dòng)用[6]。為此，地面工程綜合采用多項(xiàng)措施解決這一問題。一是多方案比選，簡化工藝。對零散無依托區(qū)塊，采用集中拉油方式；對有已建系統(tǒng)可依托區(qū)塊，采用就近掛接已建集油工藝；對附近有依托，但距離較遠(yuǎn)的區(qū)塊，采用環(huán)狀摻水工藝與電加熱工藝相結(jié)合。二是充分利舊已建站場及系統(tǒng)能力，實(shí)現(xiàn)大中型站場“零新增”。

如2020—2022 年來94 稠油區(qū)塊采用蒸汽吞吐開發(fā)方式，三批次產(chǎn)能相互交匯，針對單井產(chǎn)量低、地面系統(tǒng)無依托、開發(fā)需求復(fù)雜等不利條件，通過統(tǒng)籌布局、簡化工藝、優(yōu)化路由、控制建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、多方案比選，實(shí)現(xiàn)難采儲量有效動(dòng)用。通過統(tǒng)籌布置集中拉油點(diǎn)，有效縮減拉運(yùn)距離和減少管理點(diǎn)；統(tǒng)籌規(guī)劃電力系統(tǒng)，前期搭接農(nóng)用線路滿足快速投產(chǎn)需求，后期建設(shè)油田專線，保障供電平穩(wěn)；根據(jù)黏溫曲線優(yōu)化集輸溫度等參數(shù)，采用電加熱樹狀集油減少拉油點(diǎn)設(shè)置，應(yīng)用撬裝化設(shè)備建設(shè)易于搬遷的橇裝注汽站；通過優(yōu)化路由減少道路長度35 km，通過降低路基高度、優(yōu)化道路結(jié)構(gòu)降低道路標(biāo)準(zhǔn)、建筑垃圾用于拋石擠淤進(jìn)行資源化利用，降低投資1 800 萬元[7]。

2.4 取得階段性成果

通過全面分析開發(fā)安排，細(xì)化挖潛地面潛力，深化應(yīng)用“三優(yōu)一簡”技術(shù)措施，初步實(shí)現(xiàn)“兩零一控減”目標(biāo)?！笆奈濉币詠?，共少建站場70座，節(jié)省投資13.79 億元，年節(jié)約運(yùn)行成本6 700 萬元，相比“十三五”末期，單井地面投資下降16.0個(gè)百分點(diǎn)，單井投資得以有效控制。

3 “十四五”后三年的主要對策及優(yōu)化方向

“十四五”后三年，按照大慶油田3 000 萬噸高質(zhì)量原油穩(wěn)產(chǎn)發(fā)展目標(biāo)，開發(fā)安排年基建油水井7千余口，尤其加大化學(xué)驅(qū)及外圍低滲透油田非常規(guī)開發(fā)力度。根據(jù)最新開發(fā)形勢，地面工程在持續(xù)做好水驅(qū)產(chǎn)能優(yōu)化簡化的同時(shí)，著重做好化學(xué)驅(qū)能力挖潛、外圍油田非常規(guī)開發(fā)技術(shù)儲備工作。

3.1 長垣老區(qū)深化應(yīng)用“三優(yōu)一簡”措施

（1）水驅(qū)過渡帶及外擴(kuò)新區(qū)重點(diǎn)實(shí)施集油工藝簡化。根據(jù)科研試驗(yàn)取得的階段性成果，結(jié)合黏壁溫度理論、大平臺布井優(yōu)勢和數(shù)字化建設(shè)的全面站庫，進(jìn)一步簡化集油、計(jì)量工藝，不斷降低摻水量、優(yōu)化摻水系統(tǒng)運(yùn)行。如南一區(qū)西塊水驅(qū)產(chǎn)能按照黏壁溫度理論計(jì)算，站外平均單井摻水量減少50%，部分高產(chǎn)液井可以不摻水進(jìn)間，站場少建摻水加熱爐3 臺（7.5 MW）、三合一1 臺，摻水泵排量降低50%，減少投資330 萬元。

（2）化學(xué)驅(qū)充分依托已建能力，同步實(shí)施區(qū)域優(yōu)化調(diào)整。針對化學(xué)驅(qū)利用井為主的特點(diǎn)，對原井網(wǎng)返層開發(fā)且驅(qū)替方式不變的區(qū)塊，在充分利用已建能力的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步挖潛同步實(shí)施區(qū)域優(yōu)化調(diào)整的可行性；對原井網(wǎng)返層開發(fā)但驅(qū)替方式發(fā)生調(diào)整的區(qū)塊（如聚驅(qū)轉(zhuǎn)三元驅(qū)），將重點(diǎn)分析已建設(shè)施能力對新開發(fā)方式的適應(yīng)性、升級改造再利用的可行性。

3.2 外圍油田非常規(guī)開發(fā)區(qū)塊做好技術(shù)儲備

根據(jù)“十四五”后三年開發(fā)安排，采油七廠、十廠將陸續(xù)進(jìn)行稠油開采。為此，地面工程重點(diǎn)做好兩方面工作。

首先要適時(shí)開展實(shí)驗(yàn)研究，優(yōu)化稠油處理工藝。主要包括：油品取樣分析檢測、采出液處理室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、采出水處理工藝研究。如來94 區(qū)塊陸續(xù)開發(fā)井?dāng)?shù)已達(dá)293 口，提前開展采出水就地處理并回用注汽鍋爐的技術(shù)研究，當(dāng)含水率上升時(shí)，適時(shí)考慮在該區(qū)域建設(shè)集中處理站，為減少拉運(yùn)成本、降低運(yùn)維難度做好技術(shù)儲備。

其次要持續(xù)推廣橇裝建站，適應(yīng)動(dòng)態(tài)開發(fā)建設(shè)。外圍油田開發(fā)區(qū)塊產(chǎn)量遞減快、規(guī)模小、分布零散、依托條件差，為此加大推廣多功能合一設(shè)備、撬裝建站，以減少設(shè)備數(shù)量、節(jié)約占地，同時(shí)便于后期搬遷復(fù)用，實(shí)現(xiàn)降投資提效益的最終目標(biāo)。如“六合一”多功能一體化裝置在塔三轉(zhuǎn)成功應(yīng)用，橇裝增壓注水間、橇裝注配間在零散區(qū)塊應(yīng)用實(shí)現(xiàn)工藝簡化、快速投產(chǎn)，2019 年以來多個(gè)致密油區(qū)塊投產(chǎn)前期“返排液預(yù)處理一體化集成裝置”，實(shí)現(xiàn)各區(qū)塊間靈活調(diào)用，有效減少地面投資，提高產(chǎn)能實(shí)施效益。

4 結(jié)束語

“十四五”期間是大慶油田3 000×104t 高質(zhì)量原油穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵時(shí)期，地面建設(shè)規(guī)劃應(yīng)以油田開發(fā)規(guī)劃為依據(jù)，做到建設(shè)規(guī)模、規(guī)劃技術(shù)發(fā)展方向始終與油田的開發(fā)部署相吻合[8]。地面工程將積極應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化、撬裝化、一體化設(shè)計(jì)成果，借助數(shù)字化建設(shè)進(jìn)一步推動(dòng)工藝簡化，抓好新能源開發(fā)契機(jī)優(yōu)選高效適用新能源技術(shù)設(shè)備，不斷推進(jìn)地面系統(tǒng)優(yōu)化簡化，助力油田產(chǎn)能建設(shè)持續(xù)高效開發(fā)，努力建設(shè)智能高效、綠色健康的油田地面工程系統(tǒng)。