大慶油田薩南開發(fā)區(qū)地面工程提質(zhì)增效工作實踐及認識

趙宗和 張宏奇 趙沅 王學佳 周躍斌 劉書孟 梁柱

大慶油田有限責任公司第二采油廠

薩南開發(fā)區(qū)位于薩爾圖構造南端，處于薩爾圖構造的高點，所建井區(qū)北起南一路，南至杏1-1排路，南北長15.4 km，東西寬約12 km，全區(qū)共有油水井近16 000口。隨著近六十年持續(xù)開發(fā)，薩南開發(fā)區(qū)已經(jīng)進入特高含水開發(fā)階段，產(chǎn)油量下降、含水率升高的同時，地面系統(tǒng)建設規(guī)模逐漸增大，負荷率降低、人員缺失等問題阻礙了油田的持續(xù)發(fā)展。為了有效控制地面投資和滿足開發(fā)生產(chǎn)需要，圍繞油田開發(fā)形勢任務，科學制定對策措施，在產(chǎn)能建設與地面優(yōu)化中持續(xù)提升地面工程技術水平，有力促進薩南開發(fā)區(qū)提質(zhì)增效發(fā)展[1]。

1 產(chǎn)能建設工程

1.1 面臨形勢

“十二五”以來，隨著三元復合驅開發(fā)成為薩南開發(fā)區(qū)產(chǎn)能建設主要方式，地面系統(tǒng)產(chǎn)生諸多矛盾：

（1）產(chǎn)能建設投資高，傳統(tǒng)建設模式投資控制難度大。南六區(qū)東區(qū)塊百萬噸產(chǎn)能投資148.7 億元，地面建設投資占建設總投資近44.1%。

（2）生產(chǎn)運行成本高，常規(guī)設計點多面廣，增加后期成本投入。“十二五”期間生產(chǎn)總成本逐年遞增，2015 年已高達84.7 億元，其中運行成本占39%、員工費用占16.5%，且地面仍采用“分散建站”“有人值守”等常規(guī)設計流程，管理節(jié)點多，生產(chǎn)成本高[2-3]。

（3）部分工藝適應性差，不能完全滿足精準開發(fā)需求。南四區(qū)三元驅注劑初期，受地面工藝的制約，單井堿注入濃度平均方案符合率只有65%左右，高壓二元管線結垢后需全站停產(chǎn)酸洗，影響注入時率，三元油水站處理指標在見劑高峰期不達標[4]。

自2018年起，南七-杏一區(qū)開始三元復合驅產(chǎn)能建設，分5 年開發(fā)，基建油水井1 316 口，建成產(chǎn)能37.07×104t。與北部地區(qū)對比，儲層條件差，采用三元復合驅方式建設投資高、開發(fā)效益差，要求地面工程打破常規(guī)，創(chuàng)新建設模式，控投資、降成本，提高產(chǎn)能效益[5]。

1.2 建設思路

（1）地上地下一體優(yōu)化，采用“總體規(guī)劃、分期實施”建設模式，統(tǒng)籌考慮，錯峰開發(fā)，控制地面規(guī)模，節(jié)省建設投資[6]。

（2）地面總體布局優(yōu)化，集中建站、聯(lián)合布站，將轉油放水站、污水站、二元站集中建設成聯(lián)合站，節(jié)約人力成本[7]。

（3）系統(tǒng)剩余能力優(yōu)化，新老井合理預測分析，結合產(chǎn)能工程優(yōu)化調(diào)整已建系統(tǒng)，充分挖潛老站剩余能力，合理利舊[8]。

（4）工藝技術優(yōu)化，采用新工藝、新技術，改善注入效果，提高油水處理效率，滿足開發(fā)需求，降低建設投資[9]。

1.3 主要做法及效果

（1）地上地下一體化，總體規(guī)劃、分期實施，統(tǒng)籌開發(fā)控投資。①優(yōu)化產(chǎn)能部署，實現(xiàn)由“一塊一策”向“區(qū)域整體部署”轉變，將南六～八區(qū)二類B和三類油層確定為整體接替潛力區(qū)；②優(yōu)選驅替方式，根據(jù)地層條件，將南六～八區(qū)整體確定為弱堿三元復合驅，為地面整體布局創(chuàng)造條件；③建立三元藥劑注入錯峰開發(fā)預判圖版，指導區(qū)塊開發(fā)順序，實現(xiàn)“錯峰開發(fā)”，堿和表活劑配注量峰值分別下降23%和24%，站庫能力實現(xiàn)有序接替，有效控制了新建站庫規(guī)模，節(jié)省了建設投資；④形成地面井位確定四項標準，破解因已建井站、管網(wǎng)密集造成的井位選址難題，創(chuàng)新CAD 圖像擬合技術和“三路合一”優(yōu)化工藝，新建平臺178座，少建管道97.98 km，少占地0.44 km2，節(jié)省投資2 079萬元。

（2）地面總體布局優(yōu)化，打破區(qū)域界限，集中建站控投資降成本。利用南七～杏一區(qū)全面推廣弱堿三元復合驅的契機，對同一驅替方式相鄰開發(fā)建設區(qū)塊，統(tǒng)一布局優(yōu)化，打破區(qū)域界限，將4座轉油放水站優(yōu)化為2 座，節(jié)省建設投資1.3 億元，節(jié)省年運行成本860萬元。同時將轉油放水站、污水站、二元站集中建設成聯(lián)合站，集中監(jiān)控，實施三元驅集約化管理，提升管理效率，節(jié)約人力成本。共建成三元南7-4、三元南7-5 2 座聯(lián)合站，較傳統(tǒng)模式減少勞動用工85人，用工提效48%。

（3）系統(tǒng)剩余能力優(yōu)化，充分挖潛，合理利舊省投資。①對系統(tǒng)剩余能力挖潛，通過利用已建系統(tǒng)剩余能力，有效降低新建系統(tǒng)規(guī)模與投資；水驅除新建油水井外無新建站場，采取“就近搭接”的方式接入已建站場，充分利用系統(tǒng)剩余能力；三元驅無已建處理系統(tǒng)，需要新建各類站場，但在配注系統(tǒng)建設時利用了已建配制能力7 363 m3/d、已建注水能力2.04×104m3/d。②對站場設備合理利舊，配注系統(tǒng)8座注入站均利用原一類聚驅注入站址，未新增占地，注入站廠房、電信設施和進站路利舊；三元南7-1聯(lián)脫水站的三元處理系統(tǒng)利用原站場位置擴改建，共節(jié)省投資1 240萬元。

（4）推進工藝技術優(yōu)化，適應開發(fā)需求，實現(xiàn)提質(zhì)增效。配注系統(tǒng)針對南六區(qū)二元站至注入站單管工藝導致堿濃度合格率低問題，在南七-杏一區(qū)塊產(chǎn)能建設中推廣應用“堿濃度分組”工藝，堿濃度平均方案合格率93%，比南六區(qū)提高12%。污水系統(tǒng)針對配制站污水罐細菌繁殖導致配聚黏損大的問題，在注水站“曝氧+殺菌”基礎上增設配制站污水“二次曝氧”工藝，產(chǎn)能區(qū)塊井口黏度合格率由投產(chǎn)初期的11%提升至97%。

1.4 總體技術經(jīng)濟指標

南七-杏一區(qū)通過打破常規(guī)，創(chuàng)新建設模式，有控制了建設投資。與南六區(qū)對比，單井地面投資下降13%，注入體系質(zhì)量合格率提高15%，在基建單井產(chǎn)能下降23%情況下，百萬噸產(chǎn)能投資只增加了16%，開發(fā)效益顯著改善。

2 地面系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

2.1 形勢及潛力分析

（1）開發(fā)形勢變化。薩南開發(fā)區(qū)已進入特高含水階段，產(chǎn)液量、產(chǎn)水量和注水量上升，產(chǎn)油量下降。未來十年，預計年產(chǎn)油量遞減23.9%，年產(chǎn)液量增長18.2%，年產(chǎn)水量增加20.4%，年注水量增加4.3%。

（2）采出液性質(zhì)變化。隨著化學驅開采區(qū)塊、層系數(shù)量逐漸增加，采出液中聚合物、表活劑和堿濃度逐漸升高，采出液性質(zhì)發(fā)生變化，乳化程度加深，油水分離難度增大；水驅系統(tǒng)已普遍見到化學劑，一類化學驅基本進入后續(xù)水驅，二層化學驅也將陸續(xù)轉入后續(xù)水驅，采出液性質(zhì)逐漸與水驅趨近，不再具有清晰界限[10-11]。

（3）污水采注平衡形勢。根據(jù)開發(fā)預測，薩南開發(fā)區(qū)未來十年注水量存在3.17×104～5.47×104m3/d的水量缺口，需要利用清水進行補充。隨著三元驅開發(fā)區(qū)塊增加，深度水需求量逐年升高，水驅污水供給量不能滿足開發(fā)需求，存在3.00×104～4.93×104m3/d水量缺口。

（4）能力負荷形勢。薩南開發(fā)區(qū)地面系統(tǒng)規(guī)模越來越大，崗位用工需求也隨之增多，隨著自然減員幅度增加，人員緊缺矛盾將愈加突出；部分地面站場運行負荷率較低，轉油站平均負荷率63%，污水站平均負荷率56%注水站平均負荷率63%，有較多剩余能力。

2.2 調(diào)整思路

（1）調(diào)整系統(tǒng)分類。由原來按投入開發(fā)時驅油方式區(qū)分的水驅、聚驅、三元驅系統(tǒng)，轉變?yōu)榘床沙鲆褐谢瘜W劑濃度分類的低含聚、高含聚、三元驅系統(tǒng)，適時將負荷率低、含聚濃度相近的水驅和化學驅后續(xù)水驅站場優(yōu)化合并[12]。

（2）調(diào)整集輸工藝。由脫水站集中脫水向轉油站提前放水轉變，采出液在轉油放水站提前放水并輸至附近污水站進行處理，僅將部分低含水油輸送至脫水站，既減少了污水輸送能耗，又縮減了脫水站設計規(guī)模，在老油田特高含水開發(fā)階段，控投資降成本優(yōu)勢明顯[13]。

（3）調(diào)整布站方式。由分散布站向集中布站、聯(lián)合布站轉變。集中布站即將轉油放水站、污水站及注水站等上、中、下游站場集中布置，既降低運行成本，又減少站場占地面積，同時有利于集中監(jiān)控、減員增效。聯(lián)合布站是指水聚驅與三元驅系統(tǒng)聯(lián)合布站，既可將處理后的低含水油統(tǒng)一外輸至脫水站、降低管道投資，又有利于根據(jù)不同層系化學驅開發(fā)進程和采出液性質(zhì)，對站內(nèi)系統(tǒng)進行靈活調(diào)整，實現(xiàn)區(qū)域系統(tǒng)能力有效利用和持續(xù)優(yōu)化[14]。集中布站、聯(lián)合布站情況如圖1所示。

圖1 集中布站與聯(lián)合布站Fig.1 Centralized station layout and combined station layout

（4）調(diào)整區(qū)域布局控制點。油田開發(fā)以來形成了以“油系統(tǒng)”為中心的地面工程系統(tǒng)，進入特高含水開發(fā)階段以后，油系統(tǒng)能力負荷率降低，具有較大整合空間；污水產(chǎn)量增加、處理難度增大，同時油田開發(fā)對注水質(zhì)量要求越來越高。因此，宜以“水系統(tǒng)”為控制點，綜合考慮原水供給、水質(zhì)需求和注采平衡等因素，論證上下游站場關系，確定區(qū)域布局方案。

2.3 主要工作及效果

2.3.1 低負荷站場整合

2016年將南5-1轉油站降級為閥組間，產(chǎn)液調(diào)整至聚南5-1轉油站；2017年將南5-2轉油站降級為閥組間，產(chǎn)液調(diào)整至聚南5-2轉油放水站；2018年將南3-7 轉油站與聚南3-7 轉油站合并為1 座轉油站，產(chǎn)液統(tǒng)一輸送至南2-1聯(lián)脫水站。站場整合效果如表1所示。

表1 集輸系統(tǒng)站場整合效果Tab.1 Integration effect of gathering and transportation system stations

上述站場優(yōu)化合并后運行平穩(wěn)，實現(xiàn)了減員增效，說明打破水聚驅界限進行系統(tǒng)調(diào)整可行。

2.3.2 區(qū)域系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

為進一步探索老油田多系統(tǒng)綜合優(yōu)化調(diào)整方式，選取平均負荷率最低的南六區(qū)，以“水系統(tǒng)”為控制點，編制了首個區(qū)域系統(tǒng)綜合優(yōu)化調(diào)整方案。該區(qū)塊部分站庫投運年限長，腐蝕老化嚴重，集輸和污水系統(tǒng)運行負荷率低，普通污水剩余、深度污水不足，無法適應未來開發(fā)需求，且未來十年無產(chǎn)能建設安排，一類三元驅已進入后續(xù)水驅7 年，采出液性質(zhì)趨于穩(wěn)定。

（1）針對深度水供需矛盾，優(yōu)化水量調(diào)配，實現(xiàn)供注平衡。南六區(qū)深度水最大需求3.07×104m3/d，存在1.24×104m3/d水量缺口。為此，將聚5-2轉放水站1.57×104m3/d 低濃度含聚污水調(diào)為深度水原水。調(diào)整后，南六區(qū)普通污水、深度污水均有所剩余，在滿足開發(fā)水量要求前提下，上游轉油站擁有了靈活調(diào)整的可行性。

（2）針對南六區(qū)污水站數(shù)量多、負荷率低、設施老化、處理水質(zhì)不穩(wěn)定等問題，對污水站進行優(yōu)化整合。將聚南四污水站、南四污水深度處理站、新南四污水深度處理站、聚南二十五污水深度處理站整合成1 座含聚污水深度處理站，改善處理水質(zhì)，提升負荷率，降低運行成本。

（3）對油氣集輸系統(tǒng)進行優(yōu)化調(diào)整，依托三元南6-7、三元南6-8 轉油放水站擴建水驅系統(tǒng)，將4 座水驅轉油站和2 座后續(xù)水驅階段三元轉油站降級為閥組間，產(chǎn)液輸送至轉油放水站水驅系統(tǒng)進行處理。處理后油、氣統(tǒng)一輸送至南四聯(lián)脫水站。同時，利用水驅產(chǎn)水作為三元驅摻水，減輕三元驅系統(tǒng)結垢程度。

項目實施后，管理點數(shù)量由13處降為4處，減少勞動定員95 人，站場負荷率大幅度提高，預計年節(jié)氣1328×104m3，預計年節(jié)電2478×104kWh。具體優(yōu)化效果如表2所示。

表2 南六區(qū)地面系統(tǒng)優(yōu)化效果Tab.2 Optimization effect of surface system in South-6 District

2.4 后續(xù)優(yōu)化調(diào)整規(guī)劃

南四區(qū)東部區(qū)塊計劃結合2023 年南四區(qū)東部上返薩Ⅰ+薩Ⅱ1-4 油層弱堿三元復合驅產(chǎn)能建設工程，將聚南4-7轉油站優(yōu)化合并至三元南4～8轉油放水站。

南二區(qū)東部區(qū)塊計劃結合2023～2024年產(chǎn)能建設或產(chǎn)能建設結束后，對水聚驅站場優(yōu)化調(diào)整。

南八區(qū)計劃在“十四五”末期將南8-1站、南8-2站、南8-3站、南8-4站、聚南8-1站、三元南8-9 站優(yōu)化合并為2 座轉油（放水）站，同步優(yōu)化下游放水站和污水站。

2.5 總體效果預期

經(jīng)過持續(xù)推進老系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，預計到“十四五”末，薩南開發(fā)區(qū)主要地面站場數(shù)量將比“十三五”初期減少20 座，運行負荷率普遍提高，地面設施老化安全隱患減少，用工矛盾緩解，促進地面生產(chǎn)提質(zhì)增效。

3 結束語

薩南開發(fā)區(qū)在經(jīng)過五十余年的連續(xù)開發(fā)后，地面系統(tǒng)建設規(guī)模持續(xù)增大，生產(chǎn)運行難度不斷增大，運行成本也隨之不斷升高，油田穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)開發(fā)面臨著巨大的阻礙。在產(chǎn)能建設工程中要堅持“地上地下一體化、總體布局優(yōu)化、系統(tǒng)能力優(yōu)化、工藝技術優(yōu)化”等措施，力求用較低的開發(fā)成本達到穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)的效果；在系統(tǒng)優(yōu)化簡化中，要不斷“打破隊界、打破礦界、打破系統(tǒng)界限”，最大程度利用已建系統(tǒng)能力、降低區(qū)域生產(chǎn)成本。在特高含水階段，進一步解放思想、轉變觀念，不斷探索新的工藝簡化控投資，努力提升地面工程技術水平，做到系統(tǒng)提質(zhì)增效，為油田高質(zhì)量發(fā)展再做新貢獻[15]。