葡萄花油田地面系統提質增效措施及對策研究

丁延群

大慶油田有限責任公司第七采油廠

隨著油田產能建設的不斷開發(fā)，開發(fā)區(qū)塊呈現出各種制約因素。為提高區(qū)塊開發(fā)效益，保證油田可持續(xù)高質量發(fā)展，地面工程必須堅持地上地下一體化原則，合理選擇地面建設模式，優(yōu)化地面系統布局，優(yōu)選適宜工藝技術，強化開發(fā)與地面評價環(huán)節(jié)，經濟有效地開發(fā)剩余未動用區(qū)塊。葡萄花油田以試點為引領，重點開展井、間數字化建設，同步開展站、庫自動化改造，深化數字油田應用模式，形成井、間、站數字化建設和應用一體化；針對不同區(qū)塊的實際情況，通過系統優(yōu)化調整和技術改造等措施有效降低生產能耗，節(jié)約成本，為提質增效專項行動積極助力[1-5]。

1 地面系統提質增效

1.1 優(yōu)化簡化

葡萄花油田至今開發(fā)40 余年，通過“擴、合、調、改”等優(yōu)化措施，解決了站、間負荷不均衡、布局不合理、管網腐蝕嚴重、能耗高等問題，提高了系統效率。

1.1.1 優(yōu)化集輸系統

從優(yōu)化工藝、整體布局、降低隱患三方面入手，依托老區(qū)改造、安全隱患等項目，將閥組間布局進行整體優(yōu)化，核減閥組間30 座，減少了生產管理點；調頭改造閥組間5 座，縮短了集油半徑，閥組間腐蝕老化情況得到改善。

針對油井采用雙管摻水流程存在腐蝕老化嚴重、安全距離不足、各類魚池大棚占壓等問題，重新規(guī)劃路由，其中部分油井改用冷輸集油流程，部分油井改用環(huán)狀摻水集油流程，節(jié)約了建設管線，降低單井平均摻水量，消除了占壓隱患，減少了管線穿孔次數。

1.1.2 提高區(qū)塊效益

“十四五”以來，開發(fā)區(qū)塊地類為水域或農田居多，區(qū)塊分布零散，致密油、三次采油區(qū)塊比例逐年升高，高成本產能區(qū)塊占比逐年增加，需要對地面系統進一步優(yōu)化簡化。

針對水域產能區(qū)塊，在開發(fā)取得的經驗基礎上，采用大型水域平臺布井模式。結合開發(fā)井斜、井軌防碰要求，盡可能擴大平臺規(guī)模，減少平臺數量，節(jié)省建設投資，同平臺采用鉆機整拖鉆井施工，平均單井節(jié)省鉆井周期1～2天。為了盡量減少水域平臺墊方工程量，壓縮鉆井施工、廢液排放、壓裂作業(yè)等場地要求，縮減原井場尺寸，井場面積減少16.7%，節(jié)省平臺建設投資414.05萬元、征地費用216萬元。同時，簡化水域平臺中的集油系統工藝，減少設備設施數量，降低原油泄漏風險。

近年隨著用地政策的變化，油田建設征地賠償費用逐年增高，部分涉及耕地及經濟作物的區(qū)塊征地費用在地面工程費用中占比達30%以上。對分年實施的區(qū)塊進行整體規(guī)劃、統籌考慮，對道路系統采用降低標準、“先用后征”等優(yōu)化措施，降低道路建設及征用費用；部分采取“一控兩近三避”原則，加大從式井布井力度，減少地面農作物影響，叢式井布井率達到91.3%；針對面積大、跨度廣的產能項目存在同一區(qū)塊多類地價的情況，與土地管理部門緊密結合，做到“兩核實”，力求降低永久征地費用；部分區(qū)塊采用“三線合一”規(guī)劃設計原則，優(yōu)化管線路由，油、水、電規(guī)劃同走向并沿井排路敷設，降低征地費用。

“十四五”以來，致密油（稠油）等非常規(guī)區(qū)塊占開發(fā)區(qū)塊的36%，薄差儲量動用更加依賴壓裂提產，致密油區(qū)塊的平均單井鉆采投資是常規(guī)水驅的近3倍，區(qū)塊經濟有效開發(fā)難度大。針對初步評價不達標的區(qū)塊，開展分批評價工作，結合油藏系統，優(yōu)選區(qū)塊中產量預測好、地面環(huán)境相對簡單的部分井單獨評價，分批基建，保證當年產能貢獻率；針對前期壓裂返排液液量大的區(qū)塊，將“擴徑管輸”優(yōu)化為“不擴徑管輸+拉運”工藝，初期部分產液進入管道集輸系統，部分產液利舊返排液預處理裝置拉運。

為縮短建設周期，降低一次性建設投資，保證開發(fā)收益最大化，且方便現場管理，采取以“租”代“建”形式，不新增定員，初期建設投資節(jié)約20%左右。為提升建設水平，提高施工效率，加快投產時間，引入橇裝化設計，實現無人值守，設計周期、占地面積、建設投資均得以下降。針對調驅聚驅小區(qū)塊注入周期較短的特點，在新建區(qū)塊中充分利用已建站場設備的能力，降低配注設備成本投入。

部分邊遠零散區(qū)塊無依托，集輸及注水距離長，集輸系統采用架罐拉油、集膚伴熱方式，注水系統通過增壓泵方式，保證遠端注水井的注入壓力。

1.2 數字化建設

1.2.1 井、間

在井場、集油閥組間及配水間安裝數字化采集設備，實現參數異常報警、抽油機遠程啟停、集油閥組間參數異常報警、摻水遠程控制、視頻監(jiān)控等功能。建成數字化示范班組1個，形成了以生產預警為驅動、專業(yè)化班組高效協同的新型生產運行模式，精減一線用工人數。建成數字化實訓基地1 座，全場景模擬井、間、站生產運行，促進員工盡快適應數字化崗位需求[6-7]。

1.2.2 現場視頻監(jiān)控

以雷達預警系統為主，單點視頻監(jiān)控、無人機、移動視頻監(jiān)控等技術手段為輔，逐步實現對全油田井、間、站視頻覆蓋，實現人員和車輛闖入報警、視頻聯動查看等功能，提高了偷盜行為的偵查和打擊能力；雷達、單點視頻監(jiān)控未覆蓋的油井采用無人機巡檢作為補充。對施工現場等高風險作業(yè)場所采用移動布控球進行監(jiān)控，實現施工作業(yè)現場全過程實時監(jiān)督。以上措施為油田生產管理、安全環(huán)保、油田保衛(wèi)提供可視化輔助。

1.3 節(jié)能降耗

1.3.1 節(jié)電節(jié)氣

根據不同區(qū)塊的實際情況，通過注水機泵運行優(yōu)化、合理控制泵管壓差、優(yōu)化站庫運行、注水泵減級、高壓閥組改造等節(jié)能措施，有效控制注水系統能耗。通過優(yōu)化電加熱罐和電加熱管線管理來降低集輸耗電。“十三五”以來，葡萄花油田累計實施各類措施197臺次，累計節(jié)電1 693.3×104kWh[9]。

從“提升系統集氣能力、控制系統耗氣源頭”兩個方面開展工作，充分利用已建剩余能力，優(yōu)化集輸采暖工藝、推進節(jié)氣設備應用、強化加熱爐管理、采取耗氣節(jié)點控制，擴大低溫集輸實施規(guī)模，加大節(jié)氣措施實施力度，保證集輸系統平穩(wěn)運行，有效降低天然氣消耗[8-9]。

1.3.2 新能源

微光伏發(fā)電先導試驗工程利用產能建設的平臺開展試驗。共利用土地約10 110 m2，裝機容量577.8 kW。采用545 Wp單晶硅單面雙玻組件+組串式逆變器，就近接入附近已建油井變壓器。預計首年發(fā)綠電82.5×104kWh。現場建設情況見圖1。

圖1 新能源項目建設現場Fig.1 New energy project construction site

小型分布式電源集群應用示范工程為大慶油田首個風光互補+儲能一體化聯合開發(fā)利用的新能源項目，探索了利用廢棄站場、報廢井場及閑置土地建設新能源項目的開發(fā)模式。項目建成后預計年發(fā)電量3.4×104MWh[10]。

2 地面系統存在問題及解決辦法

2.1 外網布局不合理

經過產能建設多年擴建及就近掛接，轉油站外網系統部分布局已經不合理。一是轉油站之間距離較近，存在優(yōu)化調整空間；二是兩座轉油站轄間布局不合理，可進行調頭改造；三是隨著產能建設的擴大，轉油站外網系統區(qū)域龐大，轉油站集油摻水壓力大，運轉困難。

統籌考慮之后，采取調整、優(yōu)化站庫布局的方法，通過合并優(yōu)化，整合站庫能力。同時，轉油站采用少量高溫摻水模式，降低轉油站處理負荷及加熱負荷，外網管線合理安排熱洗，增加管道流通性。

2.2 現場監(jiān)控覆蓋率低

由于對單井數字化建設的成本控制，大部分數字化油井未安裝現場監(jiān)控設備，油井遠程啟井無法保證現場安全，若遇到大面積停井情況，現場啟井效率低、工作量大。

充分利用雷達監(jiān)控系統，油田保衛(wèi)和作業(yè)區(qū)生產管理分時段應用；對于雷達未覆蓋或被遮擋油井，加裝單點視頻監(jiān)控（高產井、重點井），或建設高空瞭望塔進行多井監(jiān)控，輔助油井遠程啟停操作。

2.3 現場自動化程度低

現場視頻監(jiān)控包括雷達預警、站庫視頻監(jiān)控、井間單點視頻監(jiān)控、移動布控球、無人機等，這些監(jiān)控系統獨立運行，應用方式依靠“人工查看”，自動化程度低，視頻實時性價值未得到挖掘和應用。

整合現有的視頻監(jiān)控系統，建立統一監(jiān)控平臺，按業(yè)務需求劃定應用權限、分級管理，實現多部門共享應用；強化智能輔助分析及聯動指揮能力，進一步發(fā)揮其應用價值。

3 結論

在新形勢下，葡萄花油田結合區(qū)塊特點，開展整體布局優(yōu)化，推廣數字一體化應用，建立數字化運維管理模式，開展新能源試驗，拓展節(jié)能空間。針對地面系統存在的問題提出對應的解決對策，為精益生產打牢工程基礎，各種措施并用，取得以下應用效果：

（1）整體優(yōu)化閥組間布局，核減閥組間30 座；改造閥組間5座，縮短了集油半徑，減少生產管理點同時改善了閥組間腐蝕老化情況；重新規(guī)劃部分油井路由，部分雙管摻水流程改用冷輸流程，部分油井改用環(huán)狀摻水集油流程，消除了占壓隱患，節(jié)約了建設管線，減少了管線穿孔次數。

（2）在數字化建設中，建成數字化示范班組1 個，數字化實訓基地1 座，形成了新型生產運行模式，精簡一線用工人數。

（3）“十三五”以來，各種節(jié)能措施并用，注水系統通過優(yōu)化注水泵運行、合理控制泵管壓差、優(yōu)化站庫運行、注水泵減級、高壓閥組改造等方法，集輸系統通過優(yōu)化電加熱罐、電加熱管線管理等方式，累計實施各類措施197 臺次，節(jié)電1 693.3×104kWh；利用產能建設平臺開展微光伏發(fā)電先導試驗工程，預計首年發(fā)綠電82.5×104kWh。