油氣田地面工程技術進展

郭琦，金龍，江鵬

(1.中國石油國際勘探開發有限公司，北京 100034；2.中國石油工程建設有限公司北京設計分公司，北京 100085)

0 引言

隨著中國社會經濟持續發展，對于油氣能源需求不斷擴大，同時油氣田工程也得到了廣泛發展，到目前為止形成了較為復雜、龐大的工程系統，以滿足不斷增長的油氣要求。文章通過對近幾年油氣田地面工程相關技術成果進行系統研究，在有效總結分析基礎上，說明了油氣田地面工程技術未來發展趨勢，系統分析整體發展方向，促進油氣田地面工程技術的穩定發展。

1 油氣田地面工程相關技術成果分析

1.1 二次油田開發中地面工程關鍵技術

融合了注水井穩定配水、常溫原油脫水、常溫集輸不加熱、常溫污水處理、油井單管串接、油井軟件計量、站場布局優化等技術的簡化優化技術體系，進一步改善了華北、大港、吉林和大慶等代表老油田進入特高含水開發階段后，地面系統技術運行能耗增加、技術工藝不適應、安全環保隱患和較高的系統維護成本等問題。

吉林某個油田實施整體改造過程中，通過簡化、優化流程技術，將原本的三個聯合站統一合成為一座油田，同時將原本數量為26 個的接轉站簡化成5 個，取消原本的86 座計量間，縮減單井管線312.9 km，減少59 臺加熱爐，平均每年可節約1.25 億元的運行費用，同時還能夠進一步把原本數量為3 個的采油廠進一步減少成1 個，將整體用工數量控制在800 人，成本控制明顯，工藝效果突出，成為中國油氣田地面工程的優化典范。大港某個油田的優化過程中，取消了168 座配水間和205 座計量站，同時將所有接轉站進行停用處理，整體用工數量減少約500 人，相關勞動組織方式也進一步從四級管理模式轉化為三級管理模式。華北某一油氣田于全面簡化重組過程中，通過單管串聯集油工藝以及軟件量油等技術優化操作，進一步減少了約60 座計量站。同時地面布局模式也從原本的三級布站簡化變成一級半布站，有效減少135 名的人員用工，平均每年能夠節約2314 萬元的成本。2011 年，中國石油新增約一萬口新的采油井，如果根據傳統常規模式進行設計開發，需額外增加計量站約一千座，通過應用上述優化技術，反而使計量站數量在原基礎上減少38 座，降低了投入成本，提高了經濟效益。

1.2 低滲透油田經濟開發中的地面工程技術

以高效集中處理設備、穩流配水、自動投球清蠟、軟件計量、單管環狀摻水集油、叢式井單管串接技術為核心的地面低成本技術工藝，使得大慶油田和長慶油田所代表的低滲透油田得以效益開發。長慶某油田的原油從井口至聯合站從原本的四級、五級優化成二級和三級，同時油田的百萬噸建設產能所需站、庫也得到了有效簡化，從原本的22 座進一步控制到5 座。大慶某油田實施地面工程建設中，主要通過簡化技術、采用節能化設備、地面地下一體化技術、優化注水方式、優化集輸參數、優化整體布局和整體方案優化的措施，初步實現廠界管理、集油半徑、摻水參數和集油工藝的全面突破。地面工程建設中的單井投資金額減少10%左右( 約節約2 億資金)，平均每年節約3600 萬元的運行費用[1]。

1.3 稠油油田節能高效開發技術

以采出水回用鍋爐、熱能綜合利用、高溫采出水處理、高溫脫水處理、蒸汽相關干度計量分配和大型過熱蒸汽注氣鍋爐等作為核心技術的地面工程技術能夠促進針對稠油油田的節能高效開發。新疆油田和遼河油田分別采用重核催化強化絮凝凈水技術、污泥吸附技術、旋流反應、離子調整和大孔弱酸樹脂軟化、高效斜板氣浮、調節緩沖技術，針對稠油采出水實施全面深度處理后，回用熱采鍋爐，促進稠油采水實現全面資源化有效利用，進一步減少了清水用量，并有效回收相關熱能，節約燃料，同時也有效預防過剩含油采出水出現回灌以及外排等問題，創造了巨大的環保效益、經濟效益和社會效益。發展到目前為止，相關技術已在13 個稠油污水處理站中得到了有效地應用和推廣，平均每年能夠創造出6 億元的經濟效益。

1.4 三次采油地面工程技術

大慶油田主要代表配注工藝技術主要是一泵多井、分散注入和集中配置，除此之外，還有含聚合物的原油脫水工藝，即一段脫除游離水，二段電化學脫水，相關采出水處理技術為石英砂層的雙層過濾技術以及氣浮分離、曝氣沉降工藝，通過三種技術工藝共同組成了三次采油中的地面工程配套技術，使相關注入和配制工藝得到了有效優化，同時進一步減少了配置設備投入，改善了三次采油過程中油田含油污水較高成本支出以及原油破乳脫水難題，提升了整體處理效率，能夠使污水處理和原油脫水工作順利達標。與初期應用聚合物驅動工業化的應用狀況相比，單井平均建設投資大概可減少40%[2]。

1.5 一體化集成技術

中國石油各個油氣田根據自身發展需求和發展特征，全面轉化建設方法和建設理念，針對一體化集成裝置展開大力研發和推廣，以期有效取代油氣田中的常規大型站場以及中小站場生產單元，使地面工藝得到了有效優化，節約建設用地、提升整體管理水平、轉變了管理方式、減少投資成本、縮減管理操作人員、縮短建設周期，同時還提升了各類散、小、偏、遠油田的開發經濟效益。如長慶油田所研制出來的油氣混輸集成裝置，取代了常規模式下的小型接轉站，使整體建設工期減少約50%，整體占地面積有效節約60%，工程投資總額有效減少20%，同時利用遠程控制終端，初步實現無人值守。西南某一油氣田研制的天然氣一體化集氣集成裝置取代了常規的小型集氣站，使整個用地面積節約50%，建設工期減少50%，工程投資總額縮減46%。

2 地面工程技術未來發展方向分析

2.1 不斷強化技術科研攻關和科技創新

針對油氣田相關地面工程，在適用的條件和范圍下，在全面推廣擴大各種先進工藝和成熟工藝基礎上，應高度重視科技創新，全面實施科研攻關，從而形成一組擁有自主知識產權的專業技術和核心技術，促進油氣田地面工程技術實現長遠可持續發展。針對國內不同油氣田地面工程的主要類似工藝流程和布局，應該將未來科技攻關和科技創新的具體工作重點放到以下七個方面：第一，應該全面實施軟件計量、井下節流、穩流配水、油氣混輸等先進工藝技術，加強可靠性和適應性研究工作，不斷推廣并開拓應用范圍；第二，應該促進三高氣田安全技術持續深化研究，從而使氣田能夠長久實現安全生產，同時要科學確定建設安全化標準，并對安全化設施和技術的相關投資進行合理取件內的控制；第三，應該不斷加強節能技術研究工作，同時在原油穩定和回收伴生氣、采出水處理和原油低溫脫水處理、常溫集油等方面不斷加大推廣力度和進一步研發的力度；第四，在天然氣相關處理工藝中要努力獲得全新發展和突破，包括在天然氣高效脫硫脫碳工藝、高效脫硫脫碳工藝、硫磺回收技術、生物脫硫、膜分離、尾氣處理技術、超大型天然氣處理裝置、高效脫烴脫水技術、酸氣回注等方面，要不斷擴大研究力度，增加研究投入，為形成自主創新的產品和技術下功夫；第五，在常規的稠油SAGD 開發、二氧化碳驅地面配套技術、稠油火驅開發等技術方面不斷加大研究力度和深度，進一步靠實技術穩定性；第六，深化管道和貨運站場完整性研究以及風險評價。第七，應該不斷強化儲氣庫、頁巖氣、煤層氣等地面工藝技術新領域和新業務的優化研究。

2.2 重點研發和推廣一體化集成裝置

油氣田相關地面建設以及實踐生產證明，一體化集成裝置是全面優化管理模式、優化地面油氣處理工藝、減少能耗節能、優化現場用工、縮減布站層次的標志載體，同時也是進一步創新油氣田管理模式、優化現階段發展方式的關鍵舉措。在未來推廣、研發工作中應該重點關注以下內容：第一，應該促進實現多功能高度一體化集成，逐步取代以往中小型戰場，或大型戰場內數個核心生產單元，通過合理應用、研發多功能、高效合一設備，選擇有助于一體化集成發展的簡短流程，全面提升整體集成度；第二，應該不斷擴展其應用領域，朝著油氣田以及其他生產領域持續擴展延伸，從橫向和縱向進一步擴大相關應用范圍和應用規模；第三，全面提升智能化水平，促進順利實現自動化遠程控制，向達到無人值守的狀態進行努力攻關；第四，應該全面提高一體化集成裝置可操作性和安全性，針對其應用性能較為復雜、功能多樣的集成裝置應該合理進行可操作性和危險性分析，同時還包括噪音分析和震動分析等專項分析工作，采取有效措施進行處理；第五，實施過程中應做到高效節能和安全環保。

3 結語

綜上所述，在科學技術發展與國家相關政策支持下，進一步推動了油氣田地面工程的發展，并得到了大量的優秀技術成果，優化了工程建設質量，提高了工程建設水平，提高了企業外在形象。為此企業應該結合新時期的發展要求，不斷創新地面工程技術，合理研制出擁有良好自主知識產權的重要技術，從而促進工程技術的持續發展。