桑南油田地面建設特點及新技術應用

張 紅，劉世祿

（中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司，北京 100085）

桑南油田地面建設特點及新技術應用

張 紅，劉世祿

（中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司，北京 100085）

油氣田毗鄰區域的油中伴生氣含量多、氣中凝析油含量大，為保證西氣東輸工程的及時正常供氣，工程設計中采用新技術優化油氣田總體布局，設計最佳油氣集輸、原油處理和天然氣凈化處理方案是解決問題的重要途徑。文章從油氣集輸處理系統中采用的新技術、新工藝、新設備、新材料，污水處理系統、自動化控制系統、供配電系統中采用的新技術等方面對其進行了論述。

油田地面工程；油氣集輸；污水處理；自動化控制；供配電系統

1 工程概況

桑南油氣田地面建設工程是中國石油天然氣集團公司十大重點優化項目之一，該油氣田是西氣東輸的主要氣源之一，年處理凝析氣150萬m3，新增原油集輸能力25萬t/a，擴建原油處理能力50萬t/a。工程內容包括：桑南油田集輸系統 （主要包括：油井井口裝置17套；單井集油管道； 18頭計量站1座——桑6計；桑6計外輸管道；相關配套的儀表自控、供配電、土建、道路、暖通、通信等輔助系統和公用工程）和桑轉站擴建 （聯合站）（主要包括：擴建原油處理系統；新建污水處理及回灌系統；擴建給排水及消防、儀表自控、土建、道路、供熱、暖通、通信等輔助系統和公用工程）。

項目建設地點位于新疆維吾爾自治區巴音郭楞蒙古族自治州輪臺縣，北距輪臺縣城約57 km，東北距輪一聯合站約15 km，南距塔里木河約13 km。油田所處區域地勢較為平坦，海拔高度930 m左右，屬暖溫帶大陸性氣候，氣候干燥，降水稀少，夏季炎熱，冬季干冷，春季升溫快而不穩，多風沙浮塵天氣，秋季降溫迅速。年溫差和日溫差均較大，光照充足，熱量豐富，蒸發強烈，無霜期較長，風沙活動頻繁。縣境可分為平原和山區兩個氣候區。 年均氣溫10.6℃，極端最高氣溫41.4℃，極端最低氣溫-25.5℃，最大凍土厚度1.2 m，最大風速34 m/s，地震基本烈度Ⅶ度。該油田單井產量高，井口壓力大，含氣量高，H2S和Cl-含量高，礦化度高，是典型的沙漠油田[1-2]，給該油田地面建設帶來了很大的困難。

該工程地面建設要求很高，必須統籌規劃，近遠期結合，按照區塊產能分期建設，在滿足近期工程建設需要的同時，要考慮遠期發展的需要，提高綜合經濟效益；要采用適宜的新技術、新工藝、新設備、新材料，在確保地面系統運行可靠的前提下提高油田開發效益；在設計過程中要貫徹安全、適用、經濟、效益的設計原則，充分利用已建配套輔助設施，降低工程造價；要充分考慮油田地處新疆戈壁沙漠的特點，貫徹 “安全、適用、效益、環保”的方針，考慮多種措施，確保建設和施工中的環境保護和勞動安全衛生，并減少資源浪費，以取得最大社會效益。

該項目由于采用了先進、成熟、可靠的工藝技術及設備，提高了集輸系統的安全性、可靠性，2005年施工建成后投產一次成功，完全達到了預期效果。本工程的設計技術達到國內同類工程先進水平。下面從油氣集輸處理系統、污水處理系統、自動化控制系統和供配電系統等方面簡單介紹桑南油田地面建設中的 “四新”技術，供業內人士借鑒參考，對提高油田地面建設水平有較重要參考意義。

2 油氣集輸處理系統特點及新技術應用

2.1 新技術、新工藝

（1）油田設計在國內首次采用高、低壓分輸流程，高壓伴生氣在計量站分離后外輸至天然氣處理廠，高壓原油減壓后匯入低壓系統，油氣混輸至聯合站，簡化了流程，節省投資800萬元，節省運行費460萬元/a。

（2）天然氣脫硫采用MDEA溶劑，在脫硫塔設計時，貧液分別從16層和12層塔板進料，以適應原料氣中酸氣量的變化，極大地提高了裝置的操作彈性，此項技術在國內為首創。

天然氣處理廠MDEA脫硫工藝方法可靠性高，自動化程度高，生產操作連續穩定；在裝置處理量增大或硫化氫濃度增加的情況下，維持MDEA循環量不變，改變貧液的進塔位置，使MDEA酸氣負荷提高到0.33，降低能耗的同時，使脫硫裝置對H2S含量的變化具有一定的適應性。

（3）天然氣烴水露點控制采用乙二醇 ＋丙烷制冷工藝，流程設計中首次采用了低溫乙二醇水溶液連續復熱流程，增加了操作的靈活性，實踐證明該流程先進實用，為同類工程設計積累了經驗。

天然氣處理廠注乙二醇防凍低溫分離工藝是將乙二醇作為抑制劑，注入天然氣管道中，以降低水化物的形成溫度和結冰溫度，再生濃度要求相對較低，一般為85%～95% （質量分數），有利于節約投資，降低運行費用。

鑒于國內同類裝置曾經出現乙二醇溶液在低溫下不易分離的現象，在流程設計中進行了改進：正常情況液烴閃蒸罐只接收自低溫分離器來的液烴，若低溫分離器不能把液烴和乙二醇分離開來，液烴閃蒸罐也接收分別復熱后匯集在一起的液烴和富乙二醇。在液烴閃蒸罐進行三相分離，分離出的富乙二醇再進入乙二醇循環系統。

（4）充分利用油井剩余能量，合理制訂回壓界限，首次使油氣田集輸半徑達到19 km，屬國內首創。

（5）原油和天然氣集輸、處理過程全密閉，減少天然氣損失，同時保護環境。

（6）針對油氣田不同級別的井口壓力，采用不同集輸方式：高壓油井采用一級加熱、一級節流與二級加熱、二級節流相結合；氣井采用高壓集輸與井口加熱節流相結合，既節能降耗，又保證集輸系統的可靠性。

（7）工藝流程和設備選型近、遠期相結合，通過流程切換滿足不同階段的生產需要，提高油田綜合效益。

（8）原油集輸系統在桑6計首次成功實現單井分高壓、低壓兩個集輸系統在一個計量站分離、外輸的集輸流程，與兩座站場相比，管理方便，節省投資，為今后類似油田的地面建設提供了寶貴的經驗。

（9）天然氣處理中充分利用一級、二級閃蒸氣的壓力能，將一級高壓閃蒸氣作為插入氣，進入伴生氣壓縮機的二級出口，二級低壓閃蒸氣則進入壓縮機的入口。

（10）天然氣處理流程中設置了壓縮機入口高壓放空和低壓補氣流程，通過合理設置參數，既保證伴生氣壓縮機的正常運行，又能降低放空量，降低了損耗。

（11）計量站內高壓井和低壓井共用1臺計量分離器，輪流計量，節省投資。

（12）桑轉站工藝流程靈活可靠，正常情況采用 “高效三相分離器”密閉脫水，縮短流程，事故狀態轉入大罐沉降脫水，既減少能耗，又保證了生產的連續性和安全性。

（13）壓縮機采用中、低壓分級進氣，節約壓力能，該項技術在行業內屬先進水平。

（14）針對油氣田單井產量高、井口壓力大、含H2S超標、Cl-含量高、礦化度高的幾大難點，在設備、管道選型與選材方面采取多種有效措施，防腐蝕，抗結垢，延長了使用壽命。

（15）高低壓火炬共用1座塔架，節約鋼材和占地面積；火炬系統選用高效節能長明燈，減少燃料氣用量。

（16）液位調節閥可同時用作減壓閥，將高壓原油壓力由8.5 MPa調至1.3 MPa，首次在國內原油流程中實現了大幅度調壓。

（17）高壓井口和集氣干線設置緊急切斷閥，提高了生產系統的安全性。

（18）控制系統采用DCS（分散控制系統），單井設RTU（遠程終端單元），實現天然氣凈化處理廠和聯合站對站內及井口、計量站的遠程監控；同時在天然氣處理廠設三級關斷ESD系統，根據事故情況實施不同級別關斷，降低生產損失。

（19）天然氣處理廠工藝設計充分考慮熱能、冷量的梯級利用，采用多項節能降耗措施。

（20）集輸系統采用多條管道同溝敷設，便于施工和管理，縮短施工周期，同時節省投資，減少環境破壞。

（21）壓縮機廠房采用降噪設計，選用進口消聲材料，使廠房內噪聲降低25%。

（22）在平面布置中預留擴建位置，以適應油氣田發展需要。

（23）凝析油處理采用二級加熱、二級節流工藝，合理利用壓力能和熱能。

（24）集輸、處理過程全密閉，伴生氣進入天然氣凈化處理廠，原油進入已建的桑轉站密閉處理，不放空或少放空，節省天然氣，同時保護環境。

（25）外輸系統和油井集輸系統充分采用多條管道同溝敷設，便于施工，縮短工期，節省占地和投資，且便于維護和管理。

（26）污水處理系統采用混凝除油工藝，流程短，自動完成收油，靠液位差控制除油罐出水，保證水質；采用立式旋流設備，污水和混凝劑在旋流反應器中充分混合反應，時間短，效率高，處理后污水全部回灌廢棄地層，保護環境。

2.2 新設備、新材料

（1）繞管式換熱器。干氣復熱器采用螺旋繞管式換熱器，適用于中、高壓高效氣體換熱場合。為板翅結構，換熱效率高，體積小，是在芯筒與外筒之間的空間內將換熱管螺旋線形狀交替纏繞而成，相鄰兩層螺旋狀換熱管的螺旋方向相反，以提高換熱系數，并且采用一定間距、一定形狀的定距件使之保持一定的間距。換熱器的外筒、芯筒和管板所構成的環形空間便是殼程空間，為多通道螺旋繞管式換熱器。其特性如下：

a.結構緊湊，單位容積具有較大的傳熱面積。b.可同時進行多種介質的換熱。

c.能承受高壓，具有較高的換熱效率。

d.熱補償能力好，傳熱管的熱膨脹可部分自行補償。

e.對于一定數量的傳熱管，通過選擇一定的纏繞層數，可以比較容易地分配管程和殼程流通面積。

（2）伴生氣壓縮機。選用天然氣發動機驅動的往復式機組。結合壓縮機機組和凝析油閃蒸的工藝參數，將一級閃蒸氣作為插入氣，送入壓縮機的二級入口；燃氣發動機驅動的壓縮機組可以通過調節發動機的轉速來調節壓縮機的排氣量，轉速調節最大可低于額定轉速排氣量的36%，調速器可以在允許的范圍內任意調節，同時還可以通過余隙、氣閥等方法對排氣量進行調節。

（3）旋流分離器。低溫分離器選用臥式三相旋流式分離器，為專利技術。在其入口處設有入口高效分離裝置，即多管旋風分離器，主要作用是進行氣液的高效分離，采用平頂、矩型蝸殼入口的適度高徑比的簡單結構，通過專有獨創的尺寸分類優化匹配而獲得高效率、壓降小、分離效率高的性能；在筒體的中部設有一組氣液分離填料，上部與筒體相連，該元件內裝不銹鋼絲網，可過濾氣體中細小的液滴，進一步分離出氣體中攜帶的液滴。兩塊隔板將整個分離器液相區域分為分離室、油室和水室，隔板下端與筒體相焊接，上端與筒體頂部有一定的距離，以保證氣流通過；分離室上部的油從隔板上方溢流至油室中，排油口設有防蝸器；分離室下部的污水通過置于容器外的水連通管流到水室中，污水出口設有防蝸器。分離效果可以達到固體顆粒≤10 μm；液體顆粒≤20 μm。

（4） MDEA吸收塔。MDEA吸收塔共有16層單溢流F1型浮閥塔盤，塔盤間距為600 mm。為了適應原料天然氣中酸氣含量變化和操作波動，既確保凈化氣中H2S含量合格，又盡可能少脫除CO2，貧MDEA溶液進口在16層和12層兩處調節。氣相出口設有捕霧器。

（5）MDEA溶液冷卻采用技術先進的板式空冷器，傳熱效率高，占地面積小。

（6）針對桑南油氣田原油Cl-含量高，礦化度高，易結垢，且部分井含H2S的特性，在工藝流程和選材方面采取了多方面的有效措施，如采用新型玻璃鋼管材，解決集油管道腐蝕與結垢問題；延長管道使用壽命，實現了集輸系統的安全可靠運行。具體措施如下：

a.低壓井管道采用玻璃鋼材料，防腐抗結垢性能強。

b.高壓井管道采用20G鋼，配套井口加緩蝕劑。

c.高壓輸氣管道采用20G鋼，配套管內做內防腐涂層。

d.低壓油氣集輸管道采用20鋼，配套管內做內防腐涂層。

（7）原油處理采用高效三相分離器脫水，縮短流程，節能降耗。

（8）桑6計和各井口均采用多盤管結構，最多四種被加熱介質同時共用一臺水套爐，一爐多用，縮短流程，節省投資。

（9）生產分離器液位調節閥選用角式調節閥，一閥兩用，方便靈活，節省投資。

（10）高壓輸氣管道和低壓油氣混輸管道均采用清管球閥代替傳統的收 （發）球筒，無需切換流程，實現不停產密閉清管，操作簡單，管理方便，節省占地。

（11）易泄漏部位選用密封性能好的節流截止閥、排污閥，減少集輸系統天然氣漏失量。

血液病的特點是病種多，缺乏特異性，并且其診斷對實驗的依賴性強，這就使得臨床血液檢驗技術具有所涉及的范圍廣，專業性強等特點[3]。另外由于大量生物現代技術的滲透，對臨床血液檢驗技術的教學也就提出了較高的要求。所以，一支具有良好的專業素養的師資隊伍是提高教學質量的關鍵[4]。為此，我們不僅選派進修和鼓勵在崗教師參加繼續教育，學習新的技術，不斷提高自身專業知識，還有計劃的吸收高學歷、高素質人才，提高教師隊伍的整體水平。此外，我們還加強師德教風建設，加強老師工作的考核，鼓勵教師把更多的經歷投入到教學和培養人才的工作當中。

3 污水處理系統中的新技術

桑南油田采出水量為95.789 8萬m3/a，相當于2 902 m3/d，天然氣凈化處理廠生產過程中設備連續沖洗排水為240 m3/d，合計污水量3 142 m3/d。污水處理設計規模為3 100 m3/d。考慮水量波動和污水處理系統回收水量，變化系數k取1.15，確定桑轉站污水處理設計水量為3 600 m3/d。在桑轉站污水處理預留場地新建污水處理和回灌設施，并新增3口回灌井，將處理后的凈化污水全部回灌廢棄地層。

污水處理系統設計中采用的新技術有：

（1）污水處理采用混凝除油工藝，流程短，整個處理過程不需專人操作，自動完成收油，靠液位差控制除油罐出水，保證了出水水質。

（2）采用高壓玻璃纖維管作為回灌水管道，耐腐蝕，耐高壓，摩阻損失小。

（3）采用立式旋流設備，污水和混凝劑可在旋流反應器中充分混合、反應，反應時間短，效率高。

（4）污水全部回灌廢棄地層，保護了環境。

4 自動化控制系統中的新技術

（1）系統采用DCS和ESD控制系統。其中，ESD與DCS共用操作站，但ESD相對獨立于DCS系統，即ESD系統的控制器單獨配置，這樣既保證了系統的可靠性，又節省了設備成本，簡化了操作程序，收到了理想的控制效果。

ESD系統對井口和處理廠生產裝置實施三級關斷，有效地保證了整套生產裝置的安全生產。在井口RTU與處理廠DCS通信方面，成功采用了無線實時傳輸技術，使井口和處理廠生產協調一致，保證了井口和處理廠生產裝置的正常運行和安全生產。

（3）桑南油氣田油氣集輸處理系統自控系統的實施，可以做到井口無人值守，在站場內集中管理。對井口、集氣站、計量站、天然氣凈化處理廠和桑轉站內生產過程實現參數自動檢測，在天然氣凈化處理廠和桑轉站中心控制室顯示報警、打印記錄和自動控制。從而實現井口與天然氣凈化處理廠和桑轉站之間的無線數據通信，建立起完善實用的油田信息管理系統。

（4）在質量流量計、渦街流量計等儀表信號處理方面，采用RS485信號與DCS連接，通過兩芯電纜即可采集到介質流量 （瞬時流量、累計流量）、含水量、純油量、介質密度、介質壓力、介質溫度等多種參數。

（5）控制電纜采用阻燃系列電纜，保證在火災事故時儀表信號暢通，從而提高了控制系統的安全可靠性。

（6）采用天然氣水露點在線分析系統，為保證產品質量提供了可靠依據。

（7）含硫天然氣處理裝置中設計硫化氫泄漏檢測報警和外輸氣硫化氫含量在線檢測系統。這一技術的成功應用，為保證產品質量和操作人員的人身安全提供了可靠的保障。

（8）在井口及集氣單元等高壓場合，首次采用外貼式溫度變送器，較好地解決了高壓管道預留儀表安裝接口的困難。

（9）油田采用DCS和RTU自控系統，對主要工藝參數進行監控與采集，并傳至控制中心，實現了井口和桑6計無人值守和各井口RTU與桑轉站DCS之間的數據傳輸，建立起完善實用的油田信息管理系統，減少操作人員，提高了管理水平。

5 供配電系統中的新技術

對于供電系統，結合塔里木油田現狀，采取將桑南35 kV開關站擴建成為110 kV變電站并新建2回110 kV線路的優化方案，不僅改善了桑南油氣田電網結構，降低電能損耗，且提高了供電系統可靠性，并為今后發展預留較大空間。

本工程供電系統的供電方案合理，工藝技術先進，平面布置合理，設備選型可靠，節能降耗。整個供電系統運行靈活，檢修維護方便，供電可靠，低噪音，無污染，各項指標均達到了國內先進水平。本供電系統的建成投產，大大擴展了桑南油氣田的電網結構，提高了供電可靠性，尤其是滿足了作為西氣東輸氣源的桑南凝析氣田、吉拉克凝析氣田的供電需求。

6 結束語

本設計共節省投資2 171萬元，節省運行費900萬元/a。該工程工藝先進、技術合理。該項工程設計取得的成功經驗為塔里木油田公司的穩定發展打下了堅實基礎。

[1]寧松華,王家映,翟曉先.桑南地區三疊系中油組儲層特征分析[J].江漢石油學院學報,2004，26（1）：43-47.

[2]高云峰.縫洞型碳酸鹽巖儲層地質建模技術研究[D].北京：中國石油大學（北京），2006.

New Techniques Used in Surface Construction of Sannan Oilfield

ZHANG Hong（Beijing Branch,China Petroleum Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100085,China）,LIU Shi-lu

There are a high content of associated gas in oil and a high content of oil in dense condensate gas in the adjacent zone between oilfield and gas field of Sannan Oilfield.In order to guarantee West-to-East Gas Transportation Project to provide gas timely and normally,new techniques are used in engineering design including optimization of overall layout of the oil and gas fields,the optimal scheme design of oil-gas gathering and transportation,crude oil treatment and natural gas purification.In this paper,the new techniques,new processes and new equipment used in oil-gas gathering and transportation system,as well as the new techniques used in the waste water disposal system,automatic control system and electric supply and distribution system are illustrated.

oilfield surface engineering;oil and gas gathering and transportation;waste water disposal;automatic control;electric supply and distribution

TE86

B

1001－2206（2011）03－0031－05

張 紅 （1968-）女，河北內丘人，高級工程師，2007年畢業于天津工業大學，碩士，主要從事油田地面建設工程的設計和管理。

2010-08-10