蘇里格氣田地面工藝模式的形成與發展

趙勇 王曉榮 王憲文 梁博羽 張波 馬海賓 熊禮暉

1.中國石油長慶油田公司蘇里格氣田研究中心 2.中國石油大學(北京)

蘇里格氣田地面工藝模式的形成與發展

趙勇1王曉榮1王憲文1梁博羽1張波1馬海賓1熊禮暉2

1.中國石油長慶油田公司蘇里格氣田研究中心 2.中國石油大學(北京)

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西部,具有典型的“三低”(低滲透率、低壓力、低豐度)特征,采用常規方式開采,難以實現經濟有效開發。為了經濟有效地開發該氣田,在攻克了多種技術難題的基礎上,以低成本開發為指導思想,形成了“井下節流、井口不加熱、不注醇、中低壓集氣、井口帶液計量、井間串接、常溫分離、二級增壓、集中處理”等獨具特色的蘇里格氣田地面工藝建設模式。同時在建設過程中,大力實施數字化管理,全面推行標準化設計、模塊化建設、數字化管理、市場化服務,有效地控制了成本,降低了投資,滿足了該氣田大規模開發建設的需要,極大地提升了氣田管理和規模建設的水平和能力。

蘇里格氣田 地面工藝 建設模式 集輸流程 經濟效益 標準化 模塊化

鄂爾多斯盆地蘇里格氣田是一個低滲透率、低壓力、低豐度,以河流砂體為主體儲層的致密巖性氣藏,非均質性強。采用常規方式開發,投資大,難以實現有效開發。因此,低成本是蘇里格氣田實現經濟有效開發的唯一選擇,尋求新的地面工藝建設模式成為氣田開發工作的重點。由于該氣田單井產量低,為了提高氣田采收率,必然加密井網,氣田將由成千上萬口氣井組成。如果采用人工巡井方式,不僅巡井工作量大,消耗人力資源多,而且難以實現對氣田生產的有效監控,生產、安全、環境保護都無法保障。為解決后期人工巡井、人力資源消耗、安全生產、環境保護等一系列問題,必須開發一套“數字化管理系統”,實現氣田管理數字化。該氣田采用的“5+1”(5個合作單位,1個長慶油田公司)合作開發新機制,雖然加快了氣田開發進程,但同時也帶來了地面工藝流程建設的差異。因此,建立統一的工藝流程、建設標準尤為迫切。

1 低成本地面工藝模式的形成

1.1 開發初期面臨的問題

傳統的天然氣田開發地面流程是井口加熱、高壓集輸、地面節流、脫水計量、地面注醇等,工藝復雜,建設費用高。蘇里格氣田2002年開始進行試采和地面建設先導性試驗,結合了氣質組分相同、同是上古生界氣田的榆林氣田的開發經驗和成熟的工藝技術。但試驗中發現存在以下一系列問題:氣井壓力下降快、產量低、攜液能力差、采氣管線水合物堵塞頻繁;氣井間壓力、產量差異大;投資大、運行成本高。因此,對于蘇里格這種低滲透砂巖氣藏,必須簡化地面工藝流程,降低開發成本,尋求一種可實現蘇里格氣田經濟有效開發的新地面工藝模式[1]。

1.2 氣田開發先導試驗開展情況

1.2.1 井口加熱節流、采氣管道保溫或注醇不保溫中壓集氣工藝試驗

2003年進行了井口無人值守、簡易井口加熱爐加熱節流工藝試驗。通過試驗發現了一些問題:冬季采氣管線發生水合物堵塞的頻率很高;加熱爐維護管理非常困難,運行費用也很高,不利于冬季安全生產。

1.2.2 井下節流、井口加熱、中壓集氣工藝試驗

2004年初開展了井下節流試驗,井下高壓天然氣進行節流,充分利用地層溫度對節流后低壓、低溫天然氣進行加熱,既能防止井筒高壓天然氣發生水合物堵塞,又充分利用了地層溫度對節流后低溫天然氣進行加熱,節約了能源。

1.2.3 井下節流、井口不加熱、中壓集氣工藝試驗

在井下節流試驗的基礎上,進行了井下節流、井口不加熱、井口注醇、中壓集氣工藝試驗。通過試驗發現,井口可以取消加熱爐,只在必要時期實施注醇措施,也能保證中壓集氣正常生產。

1.2.4 井口不加熱、不注醇、采氣管道不保溫,多井單管串接低壓集氣工藝試驗

通過2002—2004年3 a的開發試驗,逐漸摸清了蘇里格氣田地層壓力變化情況。為了簡化井口注醇系統,提出了以“多井串接集氣工藝”為核心的地面集輸工藝模式,取消了集中注醇系統,單井地面建設投資大大降低。

1.3 低成本開發模式的形成

通過5 a的試采、評價試驗和專題研究工作,蘇里格氣田地面集輸工藝構想逐漸形成[2],特別是井下節流工藝的規模化應用,為進一步簡化地面集輸工藝提供了新的技術條件和優勢。優化工藝,簡化流程,降低投資,減少運行成本,走低成本開發的道路,為蘇里格氣田有效開發找到了方向。

由于采氣管道、注醇管道投資比例達到了50%以上。因此,簡化單井到集氣站的工藝流程是集輸工藝簡化的關鍵。針對蘇里格氣田“三低”特點,借鑒油田開發常用的閥組采油、二級布站的集輸模式,中國石油長慶油田公司2003年提出了叢式井、閥組集氣工藝思路,可簡化井場、減少采氣管線長度、減少集氣站數量、減少管理點的諸多優勢,大幅度節約了開發成本。同時開展設備系列化、模塊化的研究,均取得了突破性進展。

蘇里格氣田近5 a在集輸工藝上的試驗與研究證明,走“工藝優化、流程簡化”之路是可行的,不僅可以大幅度降低建設成本,同時可大大降低運行成本,從而達到經濟有效開發的目的。

2 地面工藝模式核心技術

2.1 蘇里格氣田井下節流技術

井下節流技術是防止井筒形成水合物而造成井筒堵塞的一項技術[3]。該技術有以下優勢:①可以大幅度降低地面管線運行壓力、有效防止天然氣水合物的形成;②不需要建設注醇系統;③氣井生產時不需要井口加熱爐,有利于防止地層激動和井間干擾;④在較大范圍內實現地面壓力系統自動調配,簡化優化地面工藝流程;⑤降低建設投資和生產成本。

蘇里格氣田地面工藝先后經歷了高壓集氣、集中注醇防治水合物;井口加熱、井口針閥節流配以流動注醇車注醇防止水合物以及井下節流防止水合物堵塞3個階段。從2004年開始,通過改進節流器、投撈設備橇裝化、井口超壓保護等一系列技術攻關及配套完善,目前95%以上的生產井都采用了井下節流技術,實現了規模化應用。該技術已成為蘇里格氣田經濟有效開發的關鍵技術之一。

2.2 中、低壓集氣工藝

針對蘇里格氣田“三低”特點,科研人員積極探尋集氣工藝新模式——即充分利用井下節流工藝創造的條件,實現了井口不加熱、不注醇、采氣管道不保溫的中低壓集氣工藝技術。該工藝主要是對井口到集氣站的集輸系統進行了簡化,優化了集氣工藝。井口既沒有加熱爐,也沒有注醇系統,井口及采氣管道均不需要保溫、注醇,簡化了水合物防治工藝。

2.3 井間串接集氣

針對蘇里格氣田井數多、井距小的特點,為節省成本,長慶油田公司探索形成了“井間串接、就近插輸的樹狀地面采氣管網布置技術”[4]。首先根據有利區開發井的井網,建設主干采氣管線,并預留便于采氣支管接入的法蘭,開發井之間采用井間串接方式,在“滾動開發”和“局部加密”過程中,新建井采取就近插輸方式,逐步形成樹枝狀的管網布置形式。

蘇里格氣田布井橫排距離約600 m,縱排約800 m,單井到采氣干管采用就近插入接法,接入點較多,不利于滾動開發。而井間串接放射狀管網具有采氣干管上開口少,且串接全在井場完成的優勢,接入新井不會影響采氣干管正常運行,更為適應蘇里格氣田滾動開發的需求,所以一般采用井間串接放射狀管網(圖1)。

圖1 井間串接采氣工藝示意圖

2.4 二級增壓工藝

由于單井壓縮系統投資巨大、能耗嚴重、管理點多,長慶油田公司根據技術研究和方案對比,采用在集氣站、天然氣處理廠“兩地兩級”的增壓方式,既滿足了中低壓集氣的要求,又滿足了丙烷脫烴脫水的需要。增壓工藝是低壓氣田的核心技術,對集輸管網的建設影響較大,對降低地面工程投資起著重要的作用。

2.5 井口緊急截斷技術

井下節流工藝在蘇里格氣田大規模應用。該工藝井底與地面采氣管線采用高、低壓兩個壓力系統。由于采氣管線設計壓力為中壓,一旦節流器失效,井口壓力遠遠高于采氣管線的設計壓力,存在很大安全隱患。為此,經過現場反復試驗論證,在每口單井設置了高低壓緊急關斷閥(圖2)。高低壓截斷閥的安全保護作用大大提高了氣井及采氣管道的安全可靠性。

圖2 井口緊急截斷閥、井場流程圖

1)在井口節流針閥后安裝高低壓安全截斷閥,如果井下節流裝置失效,井底高壓迅速傳遞到井口,當壓力高過設定值時,閥門就會自動關閉,確保中壓系統安全運行。

2)當采氣管道出現意外事故時,管道壓力會很快下降,低于設定值時,高低壓截斷閥自動關閉,避免了井口天然氣的大量泄漏。

3 地面工藝模式特色技術

3.1 氣田數字化建設

根據蘇里格氣田的地質條件,隨著氣田產建規模的增大,開發生產井數逐漸增多,要有效管理好上萬平方千米面積內的上萬口井,降低操作成本、精簡機構和人員、提高工作效率、提高生產安全性,必須實現氣田管理數字化。

蘇里格氣田2006年開展了井口數據采集和無線傳輸系統的研發和試驗,并成功研制了一套智能化生產管理控制系統(圖3),可實現數據自動采集、方案自動生成、氣井實時診斷、單井電子巡井、遠程自動控制、資料安全共享。

蘇里格氣田實施管理數字化后可以精簡組織機構、減少勞動強度、提高生產安全性、降低操作成本。此外還可以大大減少人員及車輛在草原上的活動頻率,有利于保護草原生態環境,為創造能源與環境的和諧、建設綠色氣田提供了技術支持。

圖3 蘇里格氣田數字化生產管理控制系統示意圖

3.2 標準化設計、模塊化施工

大型低滲透砂巖氣藏開發井數多,地面建設工作量大,建設區域分散,作業距離長。長慶油田公司2006年在實踐探索中提出了以“標準化設計、模塊化施工”為特點的地面建設工藝技術[5-6],2007年后得到推廣應用,效果良好。該地面建設工藝技術的成功應用,加快了蘇里格氣田地面工程的建設速度,創建了大型氣田建設新模式,實現了油田建設領域的重大變革。

4 結束語

經過5 a的不懈努力和研究攻關,蘇里格氣田地面工程取得了突破性的進展,確定了獨具蘇里格特色的氣田集輸系統流程。該模式的成功應用,大大節約了單井生產成本,確保了氣田、氣井冬季生產平穩,有效降低了地面建設成本,實現了氣田經濟有效開發,對我國今后開發類似氣田具有重大的借鑒意義。

[1]冉新權,何光懷.關鍵技術突破,集成技術創新,實現蘇里格氣田規模有效開發[J].天然氣工業,2007,27(12):1-5.

[2]劉子兵,劉祎,王遇冬.低溫分離工藝在榆林氣田天然氣集輸中的應用[J].天然氣工業,2003,23(4):103-106.

[3]吳革生,王效明,韓東,等.井下節流技術在長慶氣田試驗研究及應用[J].天然氣工業,2005,25(4):65-67.

[4]楊光,劉祎,王登海,等.蘇里格氣田單井采氣管網串接技術[J].天然氣工業,2007,27(12):128-129.

[5]冉新權,朱天壽,劉祎,等.蘇里格氣田地面系統標準化建設[J].石油規劃設計,2008,19(4):1-3,6.

[6]劉祎,楊光,王登海,等.蘇里格氣田地面系統標準化設計[J].天然氣工業,2007,27(12):124-125.

Formation and development of ground surface technologies in the Sulige Gas Field

Zhao Yong1,Wang Xiao rong1,Wang Xianwen1,Lian Boyu1,Zhang Bo1,M a Haibin1,Lu Wenwei1,Xiong Lihui2
(Sulige Gasfield Research Centre,Changqing Oilfield Com pany,PetroChina,Xi’an,Shaanxi 710018,Chi
na;2.China University of Petroleum,Beijing 100083,China)

NATUR.GAS IND.VOLUM E 31,ISSUE 2,pp.17-19,2/25/2011.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

Tight heterogeneous gas reservoirs in the Sulige Gas Field have typical characteristics of low p ressure,low permeability, and low abundance,so as not to be exp loited easily by the conventional development methods.In o rder to find out a cost-effective construction mode fo r the economical and efficient development of the Sulige Gas Field,we have carried out a number of field tests including dow nhole throttling,medium-and low-p ressure gas gathering,cross-well connection,two stage turbocharging system,and wellhead emergency shut-off.On the basisof the achievements in technical solution,many specific techniques have been fo rmed for the imp lementation of the ground surface construction mode in the Sulige Gas Field such as dow nhole thro ttling,no heating at wellhead,no alcohol injection,medium- and low-p ressure gas gathering,wellhead liquid-carrying measurement,cross-well connection, no rmal temperature separation,two stage turbocharging,and centralized handling.Meanw hile during the p rocess of field construction,digitalmanagement has been imp lemented,standardized design and modularized operation have been widely p romoted,so the investment has been reduced and the cost has been under well control as a result,w hich can not only meet the requirement of large scale development of this field but imp rove the level and capacity of field management and construction.

Sulige Gas Field,ground surface technology,construction mode,gathering and transmission flow p rocess,economical efficiency,standardization,modularizatio

趙勇,1963年生,教授級高級工程師,中國石油天然氣集團公司技術專家,碩士;主要從事油氣田開發和科技管理工作。地址:(710018)陜西省西安市未央區鳳城四路蘇里格大廈。電話:(029)86978158。E-mail:zhaoy_cq@petrochina.com.cn

趙勇等.蘇里格氣田地面工藝模式的形成與發展.天然氣工業,2011,31(2):17-19.

10.3787/j.issn.1000-0976.2011.02.004

2010-11-27 編輯 趙 勤)

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2011.02.004

Zhao Yong,senior engineer,bo rn in 1966,graduated in geologic engineering from Zhejiang University in 2005 w ith an M.Sc.degree.He is now engaged in geological research of gas reservoirs.

Add:Sulige Building,Fengchengsi Rd.,Weiyang District,Xi’an,Shaanxi 710018,P.R.China

Tel:+86-29-8697 8158 E-mail:zhaoy_cq@petrochina.com.cn