“海油陸采”綠色油氣高效開發(fā)管理體系

程 軍

(勝利油田石油開發(fā)中心有限公司,山東東營(yíng) 257000)

1 “海油陸采”綠色油氣高效開發(fā)管理的背景

2021年10月習(xí)近平總書記親臨勝利油田視察,對(duì)石油能源發(fā)展和黃河流域生態(tài)保護(hù)作出了重要指示,要求在保障國(guó)家能源安全和綠色生態(tài)發(fā)展上“再立新功、再創(chuàng)佳績(jī)”。

勝利油田處于國(guó)家油氣能源核心產(chǎn)業(yè)和黃河三角洲濕地生態(tài)保護(hù)關(guān)鍵地帶,始終堅(jiān)持油氣能源增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn)和綠色低碳發(fā)展雙向發(fā)力。青東5“海油陸采”平臺(tái)位于黃河入?？跒┖^(qū)域,臨近自然生態(tài)敏感區(qū),地面動(dòng)植物生態(tài)鏈脆弱。既能高效開發(fā)油氣資源,又能促進(jìn)能源與生態(tài)和諧共生,綠色高效“海油陸采”模式[1]成為破解難題的有效之道。

2 “海油陸采”綠色油氣高效開發(fā)管理的主要做法

2.1 推行以和諧共生為目標(biāo)的生態(tài)化路島建設(shè)

2.1.1 基于“用海面積最少”的人工島一體化設(shè)計(jì)

為將對(duì)海洋環(huán)境的影響降至最低,青東5“海油陸采”平臺(tái)實(shí)施注采輸一體化設(shè)計(jì)新模式,創(chuàng)新構(gòu)建實(shí)現(xiàn)4個(gè)井區(qū)同臺(tái)開發(fā),油水井布置在一座采油平臺(tái)內(nèi),井口平均間距1.7 m,采油平臺(tái)為150 m×90 m,整體面積不足兩個(gè)足球場(chǎng)大,在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了65口油水井同時(shí)生產(chǎn),節(jié)約四分之三的用海面積(圖1)。

圖1 青東5“海油陸采”人工島俯瞰

2.1.2 基于“海洋干擾最小”的進(jìn)海路環(huán)保設(shè)計(jì)

為最大限度降低人造建筑物對(duì)海洋自然環(huán)境的影響,青東5進(jìn)海路全長(zhǎng)8.48 km,新型樁基支撐透空式進(jìn)海路結(jié)構(gòu)具有水體交換性能優(yōu)良、對(duì)近岸環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)[2];首次使用的水下不分散混凝土技術(shù),對(duì)施工水域無污染[3],為海洋中洄游的魚類架起了繁殖通道,實(shí)現(xiàn)了油田開發(fā)與環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

2.1.3 基于“美學(xué)價(jià)值最優(yōu)”的路島景觀化設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)與旅游經(jīng)濟(jì)的融合發(fā)展,進(jìn)海路段基于工程美學(xué)原理,按照S型路線設(shè)計(jì),融入金泥灣自然生態(tài)景區(qū),增加實(shí)體工程觀賞性。青東5采油管理區(qū)連續(xù)兩年被評(píng)為集團(tuán)公司石油企業(yè)A類綠色基層單位。

2.2 實(shí)施以“井工廠”為特征的集約建產(chǎn)模式

2.2.1 以儲(chǔ)量控制最大化為目標(biāo)的高密度叢式布井

為增加油層裸露面積,提高采收率[4],海油陸采平臺(tái)創(chuàng)新應(yīng)用三維繞障[5]防碰技術(shù),大幅提高鉆井靶向精確度。為實(shí)現(xiàn)高密度叢式井,對(duì)每口井的鉆井軌跡開展多輪優(yōu)化,完鉆油井最大井斜65.6°,最大水平位移2 106 m,鉆井質(zhì)量合格率100%,鉆井工期比計(jì)劃提前153天,實(shí)現(xiàn)了“井工廠”施工的綠色優(yōu)質(zhì)高效。

2.2.2 以注采輸運(yùn)行最優(yōu)化為目標(biāo)的高集成生產(chǎn)布局

通過開展島內(nèi)地面優(yōu)化研究,對(duì)注水、采油、集輸、配電進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,實(shí)現(xiàn)了島內(nèi)流程最短、功能最全、占地最少的合理布局(圖2)。針對(duì)島內(nèi)空間狹小的特點(diǎn),創(chuàng)新使用了700S型皮帶抽油機(jī),該抽油機(jī)以“修身細(xì)長(zhǎng)”為主要特點(diǎn),占地僅206 m2;集輸系統(tǒng)采用集分離、緩沖、升溫于一體的泵罐系統(tǒng);配電系統(tǒng)采用高低壓一體化設(shè)計(jì),整體集約程度高。

圖2 “海油陸采”平臺(tái)集約生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)

2.2.3 以油藏效益最大化為目標(biāo)的地質(zhì)工藝一體化運(yùn)行

通過深入調(diào)研,生產(chǎn)運(yùn)行模式由“接力式”變?yōu)椤敖换ナ健?實(shí)現(xiàn)地質(zhì)、工藝一體化運(yùn)行。開展油水井全生命周期研究,采用全井段開發(fā)方式,縮短投資回收期,投產(chǎn)初期,單井產(chǎn)能均在10 t/d以上;在對(duì)油藏深入認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,做到注水先行,保持地層能量;推廣采油新技術(shù),如纖維復(fù)合防砂、全井段HDPE內(nèi)襯油管等先進(jìn)工藝,解決出砂、偏磨等難題,打造長(zhǎng)壽命工程。

2.3 完善以節(jié)能減排為重點(diǎn)的低碳化原油生產(chǎn)

2.3.1 全要素系統(tǒng)優(yōu)化,提效率降能耗

針對(duì)傳統(tǒng)管理模式機(jī)采效率較低的問題,海油陸采平臺(tái)從油藏、井筒、地面管理等方面入手進(jìn)行全要素分析,開展注采平衡實(shí)時(shí)優(yōu)化,泵效保持50%以上。創(chuàng)建工況日對(duì)比分析制度,協(xié)調(diào)供排關(guān)系,工況合格率始終保持100%。優(yōu)選節(jié)能電機(jī),降低無功功率,電機(jī)能耗降低10%～15%。建立生產(chǎn)指揮系統(tǒng),精準(zhǔn)調(diào)整平衡,油井平衡率保持在95%以上。

2.3.2 全流程密閉生產(chǎn),零排放零污染

零排放零污染是油氣開發(fā)過程中的重要環(huán)保目標(biāo),針對(duì)該問題,開展了從井口采出到集輸全過程的密閉運(yùn)行,在陸岸終端站安裝大罐密閉抽氣裝置,避免揮發(fā)性有機(jī)物外排,并配套建設(shè)原油和液化烴脫硫塔、全密閉水處理緩沖池等設(shè)施,實(shí)現(xiàn)油氣生產(chǎn)系統(tǒng)密閉集輸。研制集成定量裝車系統(tǒng)和溢油保護(hù)裝置,實(shí)現(xiàn)密閉裝車,管控外銷裝車作業(yè)過程的污染因素,實(shí)現(xiàn)綠色外銷。

2.3.3 全方位優(yōu)化挖潛,提效益降成本

對(duì)能源消耗最大的電、氣、水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,提高油藏開發(fā)效益,聯(lián)合供電公司實(shí)施變壓器減容,降低損耗40%;對(duì)電伴熱帶進(jìn)行自限溫控制,節(jié)約用電60%。采用脫氮裝置實(shí)現(xiàn)天然氣凈化,回收率大于85%,日增加天然氣2 200 m3;實(shí)施爐前分水,日減少天然氣用量1 100 m3。產(chǎn)出液過濾后達(dá)到三級(jí)水質(zhì),可有效注入地下,補(bǔ)充地層能量,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出水的有效循環(huán)利用,日減少清水利用600 m3。

2.4 構(gòu)建以新能源為方向的清潔化用能體系

2.4.1 加快光伏光熱應(yīng)用,提高綠能占比

聚焦油田綠色低碳發(fā)展目標(biāo),發(fā)揮灘涂與海洋邊緣區(qū)域太陽能資源豐富的優(yōu)勢(shì),利用太陽能加溫技術(shù)對(duì)儲(chǔ)罐原油進(jìn)行加溫[6],建設(shè)單井光熱利用項(xiàng)目1個(gè),年節(jié)約天然氣4.38×104t,年減少二氧化碳排放96 t。油井區(qū)域?qū)嵭形㈦娋W(wǎng)供電,將直流母線群控系統(tǒng)與分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合,提高油井變壓器負(fù)載率和功率因數(shù),抑制諧波污染。

2.4.2 加大伴生氣利用,減少能源浪費(fèi)

在人工島“海油陸采”平臺(tái)投產(chǎn)天然氣發(fā)電機(jī)組,富余伴生氣用做燃料發(fā)電,為井筒加熱提供綠色動(dòng)力,年發(fā)電量200×104kWh,可節(jié)約電費(fèi)160萬元,年減少二氧化碳排放200 t。利用套管氣集中回收裝置,杜絕油井套管氣排放,將收集的套管氣供加熱爐升溫,平均每天節(jié)約外購(gòu)天然氣10 000 m3。

2.5 搭建以信息技術(shù)為支撐的數(shù)字化管控系統(tǒng)

2.5.1 搭建數(shù)字化指揮系統(tǒng),提質(zhì)運(yùn)行管理

數(shù)字化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)[7]包括生產(chǎn)曲線、作業(yè)井史、井筒管柱、采油工藝、設(shè)備信息、預(yù)警報(bào)警、指令下達(dá)等7大模塊,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)互通互聯(lián)、生產(chǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控,運(yùn)用生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控等手段,實(shí)時(shí)判斷設(shè)備運(yùn)行情況;通過大數(shù)據(jù)診斷分析,實(shí)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)預(yù)警報(bào)警;根據(jù)油藏經(jīng)營(yíng)責(zé)任需要,將生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息及時(shí)精準(zhǔn)反饋到?jīng)Q策層,根據(jù)不同情形進(jìn)行處置,提升生產(chǎn)運(yùn)行整體效率。

2.5.2 搭建在線化能管平臺(tái)

傳統(tǒng)能管模式單系統(tǒng)運(yùn)行,無法實(shí)現(xiàn)綜合對(duì)比分析,導(dǎo)致提升措施效果不理想,因此集成創(chuàng)新能管系統(tǒng),把油井、集輸站庫(kù)、注水站的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和用能數(shù)據(jù)統(tǒng)一整合到能管平臺(tái),通過用能波動(dòng)監(jiān)控分析,找出耗能變化點(diǎn)并分析變化趨勢(shì),實(shí)現(xiàn)油氣開發(fā)單位、管理區(qū)、站庫(kù)3個(gè)層面的用能水平對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)差距不足,制定改進(jìn)措施,實(shí)現(xiàn)用能水平對(duì)比提升。

2.5.3 搭建智能化經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)支撐決策

油藏效益決策分析貫穿日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)全流程,圍繞“增量創(chuàng)效、存量增效”目標(biāo),實(shí)現(xiàn)油氣、人力、設(shè)備資源優(yōu)化配置,建立三維穿透”“五位一體”的智能化管理系統(tǒng)(圖3),按照管理區(qū)、單元、單井進(jìn)行效益評(píng)價(jià)分析和盈虧分析,透析原始節(jié)點(diǎn)、挖掘薄弱環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量、工作量、價(jià)值量、效益一體化運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)跟蹤管理。

圖3 生產(chǎn)指揮系統(tǒng)+能管平臺(tái)+油藏經(jīng)營(yíng)效益決策三大智能應(yīng)用系統(tǒng)

3 “海油陸采”綠色油氣高效開發(fā)管理的效果與意義

青東5“海油陸采”走出了一條油氣能源與綠色生態(tài)相伴發(fā)展之道?！熬诰爸?井也是景”,帶動(dòng)了當(dāng)?shù)芈糜谓?jīng)濟(jì)的發(fā)展;路島建筑物可減輕沿岸流對(duì)防潮大堤的沖刷,減緩風(fēng)暴潮破壞;海洋拋石為海洋生物提供了附著的場(chǎng)地,帶動(dòng)了海洋牧場(chǎng)、海水養(yǎng)殖等海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展,提高生物多樣性。“海油陸采”實(shí)現(xiàn)了人與自然的和諧統(tǒng)一,促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)與自然生態(tài)的和諧發(fā)展(圖4)。

圖4 油地共同呵護(hù)的美麗黃河入?？?/p>

“海油陸采”綠色油氣高效開發(fā)管理模式,推動(dòng)了灘海油藏經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)。青東5作為示范區(qū),輸出了綠色油氣高效開發(fā)管理經(jīng)驗(yàn),多項(xiàng)油氣生產(chǎn)指標(biāo)名列前茅,2021年完成原油產(chǎn)量96×104t,完成考核利潤(rùn)5.19億元,實(shí)現(xiàn)年收入27.61億元、稅費(fèi)4.17億元,在確保生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了效益開發(fā)的最大化。

4 結(jié)語

“海油陸采”是目前灘海邊際油藏開發(fā)的有效方式,在開發(fā)好、管理好、經(jīng)營(yíng)好油藏方面比傳統(tǒng)模式更具優(yōu)勢(shì)。通過打造青東5示范區(qū),形成以綠色低碳為主要特征的“海油陸采”現(xiàn)代管理體系,“油氣能源+生態(tài)保護(hù)”的模式為同類油藏開發(fā)起到了示范作用,對(duì)難動(dòng)用、未動(dòng)用儲(chǔ)量實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效開發(fā),意義深遠(yuǎn)。