海上石油開采技術(shù)的優(yōu)化改造措施

楊蘇恒(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300450)

0 引言

海上石油是利用海洋平臺(tái)將海岸底層中的油氣資源開采出來，經(jīng)過一定的分離和存儲(chǔ)，然后通過海底管道或者船舶，將采出的油氣資源輸送到陸地上的一種技術(shù)。由于海上的環(huán)境較為特殊，因此海上油氣開采工作本身相較于陸地有著更高的要求，主要原因是所有環(huán)節(jié)都是在海上平臺(tái)開展并實(shí)施的。由于歷史遺留的問題，以前海上平臺(tái)在建設(shè)的過程中，存在很多的不足，已經(jīng)不符合當(dāng)前時(shí)代的使用需求，需要進(jìn)行完善改造。

1 海上石油平臺(tái)開采技術(shù)存在的問題分析

海上石油開采采用的方式是叢式井，并且在開采的環(huán)節(jié)經(jīng)常使用集中運(yùn)輸?shù)姆绞剑@樣可以保證生產(chǎn)井生產(chǎn)出來的油氣能夠通過特殊裝置進(jìn)行加壓，從而驅(qū)動(dòng)開采出的油氣混合物運(yùn)輸?shù)胶５坠艿赖倪\(yùn)輸系統(tǒng)之中，并且進(jìn)行持續(xù)的資源運(yùn)輸工作。這樣的方式好處就是不會(huì)受到天氣的影響，并且成本也控制在可以接受的范圍之內(nèi)。這種運(yùn)輸方法主要存在的問題，就是很多研究都是將海上運(yùn)輸當(dāng)作一種整體系統(tǒng)進(jìn)行研究，雖然能夠保證其整體符合使用的需求，但是從長期的角度來說，這樣的方式對(duì)其中一些構(gòu)成環(huán)節(jié)的優(yōu)化設(shè)計(jì)不足，因此提升的海上石油開采工作的效率非常有限，減低成本方面存在一定的不足。因此需要綜合考量改進(jìn)提高，達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)以及節(jié)能減排的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)海上油田的總體要求，保證海上油田的發(fā)展[1]。

當(dāng)前在海上油田之中，除了上述的問題，還有一個(gè)影響因素就是隨著人們的開采，海上油田數(shù)量在不斷減少，很多以往的開采方式已經(jīng)不適合當(dāng)前的開采需求。為了應(yīng)對(duì)當(dāng)前需求量不斷增長的情況，需要改善海上石油開采的方法，保證當(dāng)前的開采工作能夠有效地進(jìn)行，達(dá)到預(yù)期的目的，實(shí)現(xiàn)海上石油開采的目標(biāo)。

2 海上石油開采優(yōu)化改造情況分析

某油田是位于我國渤海地區(qū)，作為中國的大型油田，其本身的原始儲(chǔ)量較為豐富，但是隨著開采工作的不斷發(fā)展，如今該油田的石油儲(chǔ)量在不斷減少，新的勘探設(shè)備以及原油儲(chǔ)量在不斷的下降。因此需要優(yōu)化開采方式，完善當(dāng)前的石油開采工作，其中主要的改造集中在以下的幾個(gè)方面。

2.1 海上石油開采平臺(tái)的改造的注意事項(xiàng)

海上石油平臺(tái)的改造涉及到非常多的范圍，直接關(guān)系到海上石油開采工作能否順利地開展，以及開展的最終結(jié)果等多方面。增強(qiáng)對(duì)這方面的改造，可以保證海上石油開采工作順利進(jìn)行，提升開采的質(zhì)量，完成開采的工作。

2.1.1 工藝系統(tǒng)的改造

海上石油平臺(tái)是常見的設(shè)備，其中的設(shè)施也非常復(fù)雜，因此在改造的過程中，項(xiàng)目的數(shù)量相對(duì)較多，對(duì)于改造工作的最終成品質(zhì)量影響也非常大，其中主要涉及的項(xiàng)目有以下的內(nèi)容：首先是原油處理系統(tǒng)，天然氣處理系統(tǒng)。其次是關(guān)于環(huán)保方面的設(shè)施，包括污水處理系統(tǒng)、開式排放系統(tǒng)、閉式排放系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)等內(nèi)容。最后則是開采以及運(yùn)輸系統(tǒng)，其中包括原油外輸系統(tǒng)、計(jì)量標(biāo)注系統(tǒng)、熱介質(zhì)加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、儀表以及公用氣系統(tǒng)，海水系統(tǒng)，以及其他的一些雜項(xiàng)，直接包括了整個(gè)海上石油開采的過程。因此在改造的時(shí)候，需要協(xié)調(diào)整體進(jìn)行，需要注重其中的連鎖反應(yīng)，需要相關(guān)的施工人員做好系統(tǒng)的監(jiān)測，防止出現(xiàn)意外的情況，避免當(dāng)前的改造出現(xiàn)問題，進(jìn)而影響改造工程的實(shí)施[2]。

2.1.2 機(jī)械設(shè)備的改造工程

在機(jī)械設(shè)備的改造之中，主要是對(duì)原有的平臺(tái)機(jī)械進(jìn)行更新和優(yōu)化的過程，涉及到大量的拆卸和安裝。在此類改造之中，主要是進(jìn)行優(yōu)秀材料替換原本的材料，更好的設(shè)計(jì)替換原本的設(shè)計(jì)。在安裝完成之后，需要進(jìn)行一定的調(diào)整，是為了保證當(dāng)前安裝完成之后，所有的功能都可以順利地實(shí)施，讓整個(gè)油田運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)問題。

2.1.3 結(jié)構(gòu)改造工程

結(jié)構(gòu)改造主要是針對(duì)當(dāng)前結(jié)構(gòu)方面存在的不足進(jìn)行的拓展。在改造時(shí)，需要在老結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行相應(yīng)的改造和加強(qiáng)，從而更好地進(jìn)行更新。對(duì)于海上油田而言，這樣的改造也是提升自身的開采質(zhì)量的關(guān)鍵，因此在當(dāng)前的開采之中，會(huì)大量的使用這樣的方式，對(duì)海上油田進(jìn)行更新[3]。

2.1.4 電氣儀表的改造

電氣儀表在當(dāng)前的海上石油之中涉及的內(nèi)容相對(duì)較少，但是在更新過程中，也有著非常重要的作用。在實(shí)際的改造之中，會(huì)涉及到各個(gè)方面，其中包括照明、控制、電力等多種因素。因此，需要獨(dú)立進(jìn)行，防止對(duì)其他的方面產(chǎn)生影響，確保當(dāng)前的改造工程能夠順利地開展，達(dá)到預(yù)期目的。

2.2 信息化改造

數(shù)字化就是通過數(shù)字技術(shù)對(duì)當(dāng)前的海上油田進(jìn)行管理。海上油田本身由于操作較為困難，很多時(shí)候需要進(jìn)行深海開發(fā)，所以常規(guī)的石油工人已經(jīng)在這個(gè)時(shí)候無法發(fā)揮重大的作用。因此在當(dāng)前的實(shí)施過程中，做好海上資源的開發(fā)，是當(dāng)前的重點(diǎn)內(nèi)容經(jīng)。海上資源的開發(fā)，需要在控制平臺(tái)設(shè)置監(jiān)控中心，對(duì)各種生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)的監(jiān)控以及運(yùn)行，這樣可以節(jié)約大量的人力。同時(shí)由于數(shù)字化技術(shù)的使用，導(dǎo)致了程序的控制能力以及應(yīng)用范圍都有了明顯的增長，在這樣的情況下，做好當(dāng)前的海上安全，是非常重要的，也是實(shí)現(xiàn)海上油田進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。數(shù)字化技術(shù)就顯著提升了安全性，因?yàn)槌绦虮旧淼倪壿嬓砸约翱贪逍裕虼嗽趯?shí)施管理以及檢查的時(shí)候，都能夠做到一絲不茍。且機(jī)械本身除了損壞之外，不會(huì)出現(xiàn)疲勞的現(xiàn)象，這就使得當(dāng)前的施工能夠更好進(jìn)行。數(shù)字化機(jī)械本身對(duì)薪酬方面也沒有要求，能夠進(jìn)一步降低當(dāng)前的油田開采成本，從而讓油田得到最大效益，確保油田能夠更加安全，獲得更多的利益[4]。

油田采油的數(shù)字化管理，就是通過軟件對(duì)當(dāng)前的采油環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)字化的控制，一般情況下，數(shù)字化采油系統(tǒng)會(huì)有兩個(gè)控制源：一方面是人員控制，在特殊情況下進(jìn)行控制；另一方面是電腦進(jìn)行控制，在控制時(shí)，由一臺(tái)或者多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成，主要是對(duì)當(dāng)前的采油情況進(jìn)行監(jiān)督以及處理。且在控制的時(shí)候，由三個(gè)端口進(jìn)行，分別是海上油田的控制端口，陸地控制端口以及衛(wèi)星控制端口，這樣是為了保證在一級(jí)控制出現(xiàn)問題時(shí)，可以采用另一個(gè)層級(jí)進(jìn)行接管，從而防止出現(xiàn)意外的情況。一旦電腦不能夠有效對(duì)問題進(jìn)行處理，或者出現(xiàn)故障時(shí)，需要工作人員對(duì)當(dāng)前的電腦進(jìn)行接管，從而完成對(duì)海上油田的管理，防止出現(xiàn)意外或者減少意外造成的影響。

一般情況下，每一口油井都有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，在運(yùn)行的過程中各不干擾，隨后將信息傳輸?shù)娇偪刂浦行模煽偪刂浦行倪M(jìn)行記錄和命令的下達(dá)。在油井的控制中，主要有一臺(tái)或者多臺(tái)電腦進(jìn)行控制，實(shí)施的是監(jiān)督以及控制的命令。其中監(jiān)督主要是對(duì)安全、油井石油的產(chǎn)量以及電泵的參數(shù)和井口的參數(shù)等內(nèi)容進(jìn)行管理，這樣可以讓一個(gè)油井出現(xiàn)問題時(shí)，不會(huì)對(duì)其他的油井產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)的影響。簡單來說，就是一個(gè)數(shù)字化下的并聯(lián)系統(tǒng)。

這個(gè)系統(tǒng)主要起到的功能就是對(duì)油井當(dāng)前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、流程以及設(shè)備狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)督控制，并且能夠遠(yuǎn)程遙控、緊急關(guān)閉等。一旦出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)危險(xiǎn)的檢測，甚至能夠根據(jù)當(dāng)前井內(nèi)的參數(shù)，對(duì)未來可能發(fā)生災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警，這樣可以及時(shí)對(duì)問題進(jìn)行制止，從而讓當(dāng)前的油井能夠順利地完成生產(chǎn)工作。

在當(dāng)前的數(shù)字化管理中，能夠?qū)Ω鞣N數(shù)據(jù)以及參數(shù)即時(shí)進(jìn)行記錄，這些記錄雖然在短期內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生太大的作用。但是長期而言，能夠根據(jù)這些數(shù)據(jù)以及參數(shù)，直接分析當(dāng)前的油田動(dòng)態(tài)信息，數(shù)據(jù)以及對(duì)油田總量等內(nèi)容進(jìn)行分析，可以有效分析出后續(xù)的油田發(fā)展方向，對(duì)于油田來說至關(guān)重要。

2.3 采油工藝技術(shù)的優(yōu)化

在實(shí)際的采油過程總，由于工藝設(shè)計(jì)之中存在很多的不合理現(xiàn)象，這些現(xiàn)象對(duì)采購工程的發(fā)展有著較大的影響。因此在當(dāng)前的開采過程中，需要對(duì)其中問題較大的部分進(jìn)行優(yōu)化和改造，這樣才可以保證安全生產(chǎn)。

2.3.1 熱媒爐工藝以及現(xiàn)場的優(yōu)化

在采油技術(shù)的優(yōu)化之中，主要有以下的幾個(gè)方面：首先是優(yōu)化熱媒爐燃油系統(tǒng)。在很多的油田之中，熱媒爐燃油系統(tǒng)是最常見的一種系統(tǒng)，在原有的設(shè)計(jì)之中，該系統(tǒng)主要使用的燃料是柴油，該設(shè)計(jì)存在很多的問題，基本上每天每臺(tái)設(shè)備都會(huì)使用1.5 m3的柴油，因此本身的成本非常高昂，浪費(fèi)大量的成品油資源。為此在研究之后發(fā)現(xiàn)，如將原本的柴油換成原油，只需要對(duì)其中的系統(tǒng)進(jìn)行一定的改良，熱媒爐在保持原有的效果和功能的前提下，可以有效地降低運(yùn)行成本，從而減少燃料費(fèi)用支出。

在改良的過程中，主要的難點(diǎn)是對(duì)三相分離器進(jìn)行改造。為了提升其分離效果，降低原油的含水量，需將含水量降低到2%以下；需要對(duì)罐體的壓力進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)改變進(jìn)口閥門的開度，使低水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整；最后則是對(duì)燃油的壓力進(jìn)行一定的提升，以便使原油產(chǎn)生高霧化的效果，從而有效改善燃燒的效率，為系統(tǒng)的運(yùn)行提供足夠的熱量，確保有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。該改造實(shí)現(xiàn)了對(duì)當(dāng)前設(shè)備的節(jié)能目標(biāo)，減低了成本消耗。

其次則是熱媒爐的燃?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。海上很多的地區(qū)每天有一定的時(shí)間濕度較大，且在這個(gè)時(shí)間段，溫度本身較低，開采出來的天然氣也有這樣的情況，無法有效的作為燃料燃燒，只能夠放空燃燒，造成巨大的浪費(fèi)。因此需要對(duì)當(dāng)前的熱媒爐進(jìn)行改造，讓其能夠利用這部分的燃料，從而達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。因此需要按照相關(guān)的要求和限制，對(duì)燃?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，保證氣源的穩(wěn)定，隨后則是在燃?xì)夤芗友b排污設(shè)備。排污設(shè)備本身的位置應(yīng)該在燃?xì)夤艿牡忘c(diǎn)，這樣的優(yōu)勢就是能夠通過加裝過濾器，保證當(dāng)前的天然氣濕度在穩(wěn)定的程度，可以保證燃?xì)馊紵男Ч蜏匾簿S持在90 ℃左右，滿足實(shí)際的生產(chǎn)要求。

2.3.2 現(xiàn)場流程的優(yōu)化

在現(xiàn)場流程之中，主要的改善是針對(duì)生產(chǎn)管匯方面的改造。在改造前，主要是將低含水的原油輸送到生產(chǎn)管匯之中，而在改造之后，則是將生產(chǎn)管匯改造成為放噴管匯。這樣的好處就是可以滿足含水率的要求，同時(shí)也符合分離液產(chǎn)量的標(biāo)準(zhǔn)，提升了生產(chǎn)的效率，減少了分離的周期，讓整體的效率得到了有效增長。

除此之外，在分離器低水方面的流程也會(huì)進(jìn)行一定的改善，原本的流程之中，主要的低水溫在90 ℃左右，分離器分離出的高含水原油直接輸送到2 000 m3的原油儲(chǔ)罐之中，這樣會(huì)造成大量的熱量損失。因此在改造之后，需要讓分離器底部的低水重新回到井口，參與到循環(huán)之中，從而合理利用了資源，有效改善了原油黏度較大的情況。同時(shí)利用環(huán)境溫度比較低的時(shí)候，降低了生產(chǎn)后集輸管匯的壓力偏高的現(xiàn)象，保證了當(dāng)前的流程安全。

2.3.3 改進(jìn)生產(chǎn)的參數(shù)

采出頻率是在開采過程中影響非常大的因素。針對(duì)壓力高，且氣量較大的油井，在開采的過程需要控制采出的頻率，這樣是為了保證安全。需要注意的是，在參數(shù)的調(diào)整過程中，需要不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)摸索，在保證安全的情況下，最大化確認(rèn)開采的頻率，這樣才可以讓油量的開采達(dá)到最大化，提升產(chǎn)油量。

3 結(jié)語

綜上所述，海上油田本身的生產(chǎn)方式與陸地上有所不同，因此想要改善海上油田的生產(chǎn)方式，需要優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)，從平臺(tái)的全部角度對(duì)當(dāng)前存在的問題進(jìn)行分析，有效找出當(dāng)前存在的問題，并進(jìn)行解決，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的開采技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)開采工作的發(fā)展。