姬塬特低滲透油藏國家示范區地面建設初探

王春輝，高淑梅，張小龍，王莉娜

（西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安 710018）

0 引言

近年來，長慶油田針對鄂爾多斯盆地 “低滲、低壓、低豐度”油藏現狀，通過加強科技攻關，堅持管理創新，發展并完善了超前注水、井網優化及儲層改造等主體技術，創新了標準化建設體系及數字化管理體系，實現了特低滲透油藏規模化開發和建設，油田已進入大發展的快車道，2011年油氣當量突破4 000萬t，預計到2013年油氣當量將達到5 000萬t。

姬塬油田作為鄂爾多斯盆地近年發現的儲量超過10億t的整裝低滲透油田，其資源潛力大，綜合利用前景好，技術條件基本成熟，是中國石油和長慶油田油氣增儲上產的重點區塊之一，也是長慶油田實現油氣當量5 000萬t的重要保證。2011年5月姬塬油田被確定為我國首批礦產資源綜合利用示范基地，長慶油田將進一步加大成熟技術的推廣和新工藝新技術攻關，積極推進姬塬油田特低滲透油藏規模建設，為鄂爾多斯盆地及國內同類油藏的開發建設形成示范效應。

1 姬塬特低滲透油藏特性及國內開發形勢

鄂爾多斯盆地主要發育低滲透巖性地層油氣藏，油氣資源十分豐富。截止2010年底，探明石油地質儲量24.04億t，其中低滲透油藏儲量占總探明地質儲量的90.8% （見圖1）。近年來姬塬油田 “一類”儲量油藏已開展大規模建設，低滲透、特低滲透油藏基本都屬于 “二類、三類”儲量油藏，資源量占姬塬地區總資源量的73%。

根據國土資源部與國家發改委新一輪油氣資源評價，全國石油資源量為1 086億t（不含臺灣和南海），其中低滲透資源為537億t，占總資源量的49%。2010年底，全國累積探明石油地質儲量310億t，其中低滲透158億t，占50.9%。

從資源開發角度來看，我國目前已進入低滲透油田勘探開發時代。我國低滲透油藏資源豐富，國民經濟對石油的需求快速增長，迫切需要開發低滲透油藏。“十一五”以來，我國每年探明儲量中低-特低滲透油藏儲量所占比例達到70%以上，低滲透油藏產量不斷增加，逐步成為我國原油產量增產穩產的主要因素。但由于受技術及經濟因素的制約，一方面大量探明的低-特低滲透油藏未能有效地投入開發，另一方面已開發油藏采收率低，經濟效益不容樂觀。如何經濟有效地開發低滲透油田是我國石油行業當前急需研究的重大課題之一。在國內能源需求不斷增長、石油資源對外依存度不斷提高的情況下，迫切需要研究和有效應用低-特低滲透油藏開發的配套技術。

2 地面建設模式回顧與目前存在問題分析

縱觀長慶特低滲透油田的油氣集輸工藝，經過了近40年的發展，形成了一套適用于黃土高原低滲透油田的地面工藝技術，創造了著名的 “馬嶺”、“安塞”、“靖安”、“西峰”等地面建設模式，成功地控制了地面建設投資，確保了長慶特低滲透油田的有效開發，為長慶油田大規模生產和滾動開發奠定了堅實的基礎。其中“馬嶺模式”是基礎，“安塞模式”是突破， “靖安模式”是繼承完善，“西峰模式”是創新發展。

“馬嶺模式”首創了單井單管不加熱密閉集輸工藝流程，形成了 “單井—計量站—接轉站—集中處理站”的三級布站方式。“安塞模式”以 “單、短、簡、小、串”為技術特征，以叢式井雙管不加熱密閉集輸為主要工藝流程，形成 “井口—接轉站—集中處理站”二級布站方式。“西峰模式”采用井口功圖計量，以叢式井單管不加熱密閉集輸為主要流程。隨著地面工藝的不斷優化簡化，地面模式的不斷創新發展，長慶油田地面建設投資占總投資的比例呈遞減趨勢，如圖2所示。

姬塬特低滲透油藏開發建設中主要存在以下問題：

產量低，地面工程投資壓力大；周期短，地面建設速度不滿足要求；伴生氣資源利用率低；含油污泥簡易處理，面臨環保壓力大。姬塬示范區地面建設亟需針對特低滲透油藏開發特點和地面建設中存在的問題，在原有模式基礎上進行創新和完善。遵循地面服從地下的原則，通過科研攻關和技術創新，探索出一條新的地面建設模式的思路，使地面建設向著低成本、集約化方向發展，從而更好地保證油田開發建設的效益和先進性。

3 示范區內地面建設思路與主要做法

經過多年來的科技攻關、現場試驗，已初步形成了適合特低滲透油田開發的工藝技術。在示范區內將大力推廣成熟先進的地面工藝技術；針對地面系統優化簡化、提高伴生氣回收與綜合利用率等進行新工藝新技術攻關試驗；圍繞快速規模建產、經濟效益開發，進一步降低建設成本，提高資源綜合利用程度，突出節能環保，實現和諧發展。具體說來，姬塬特低滲透油藏國家示范區地面建設，將以“標準化設計、模塊化建設、數字化管理、市場化運作”為手段，逐步形成以 “大井組、站場一體化集成、二級布站、井站共建、多站合建”為特點的特低滲透模式。

3.1 站場、設備一體化集成

各類站場推廣應用各個系統的一體化集成裝置，適應長慶油田多井低產和快速滾動建產的需要，實現技術集成、功能集成，力求結構緊湊、體積小型化、管理數字化。同時開展系列化設計與研發，滿足不同規模工程建設的需要。主要包括數字化橇裝增壓集成裝置 （見圖3）、一體化智能橇裝注水裝置、泵—泵智能密閉供水裝置、橇裝組合式35 kV變電所、一體化變壓器 （多功能組合式變壓器，見圖4）等。通過示范區內一體化集成站場、設備的廣泛應用，達到降低地面建設投資、縮短施工周期和節約占地的目的。

以增壓點建設為例，數字化橇裝增壓集成裝置的應用實現了油田工藝流程從三級布站變為一級半布站，減少占地面積60%，縮短施工設計周期50%，降低投資20%。

3.2 井站合一，多站合建

通過優化井場和站場布局，實現地面建設向著集約化方向發展，主要體現在：一方面采用大井組組合，地質、工藝、地面結合，優選井場位置，井場布局和路網、管網協調一致，井場盡量布置在油區干線道路、管道附近，減少支線。另外一方面根據低產量、大井組、快速滾動的特點，通過平面布局優化，在建設中將集輸、注水、供水系統有機結合，多站合建，整體優化；水源井、增壓點、小型注水站等均依托采油井場建設，形成井站合一的地面站場布局模式。有效地節約土地資源，較常規百萬噸產建節約土地面積133.4 hm2。

3.3 簡化布站方式

針對特低滲透油藏滾動開發建設的特點，姬塬示范區建設采用以聯合站為核心，注水站為骨架，增壓點、橇裝注水站為補充的骨架站場布局模式，形成以大井組—增壓點—聯合站二級布站方式為主的建站模式，布站方式更為靈活，對調整變化有較強的適應性。通過簡化中間環節和減少站場數量，降低地面工程投資。

在部分區塊地面建設需要設置接轉站環節時，將根據集輸工藝特點，取消事故罐設置，實現井場—聯合站的全密閉輸送，減少中間管理單元，降低油氣集輸過程中的油氣損耗，節約能源，提高經濟效益，降低地面工程建設投資。該工藝的成功應用還將為下一步提高裝置集成度，實現接轉站的橇裝化集成創造條件。

3.4 伴生氣回收與綜合利用

大力推廣長慶特色的伴生氣回收及綜合利用技術，促進高效、節能、環保的油田開發。實現全過程的油氣密閉集輸和伴生氣的綜合利用，保證大小站點加熱爐的大部分燃氣化，既充分利用了資源，又體現了環保理念。示范區內采用 “井口回收套管氣；增壓點采用混輸工藝；聯合站采用大罐抽氣技術回收油罐揮發氣；聯合站進行原油穩定、輕烴回收；燃氣發電、干氣替代燃料油直接用作集輸站場燃料氣、規模站場熱電聯運”的總體技術路線。力爭實現示范區內油氣密閉集輸率100%、伴生氣的回收率大于90%，組分收率大于80%和原油穩定率100%的目標。

3.5 推廣應用標準化地面建設模式

油田標準化設計以工藝技術優化簡化和定型為核心，以模塊化設計、三維化配管為關鍵手段，在對批量性、通用性、重復性的產建內容進行標準化設計的基礎上，進一步深化完善標準化設計，規范油田地面建設模塊預制管理，積極推進油田場站工程的模塊化建設模式。模塊預制有利于加快場站工程建設進度，降低工程建設成本，模塊單元的劃分及預制深度便于運輸及現場安裝，確保預制產品質量。

4 下一步示范區技術攻關方向

“十二五”期間，結合特低滲透油田開發特點，開展一系列的重點攻關項目，保證示范基地建設的安全性、先進性和適應性。

4.1 油氣混輸多相流管道理論分析和工藝研究

為實現油氣全密閉輸送，全面推廣應用油氣混輸工藝，充分回收伴生氣資源，為地面集輸工藝優化、簡化提供理論支撐。主要針對油氣混輸進行理論研究，模擬管道運行工況，提出適用于特低滲透油田多相混輸工藝設計的邊界條件，形成油氣混輸工藝設計規定及經驗計算方法，指導工程設計。同時開展混輸管道流型分析、熱力條件分析、結蠟規律研究、段塞流防治研究等工作，形成 “井口—聯合站”、“泵—泵”油氣混輸集輸工藝，提高油田伴生氣利用率，為后期大規模推廣同步回轉油氣混輸裝置奠定基礎。

4.2 地面集輸工藝優化研究

針對新形勢下的 “井場—管道—站場”二級布站、油氣混輸、水力越站等現狀，對地面集輸工藝提出了新的更高的要求。通過優化地面集輸工藝形成多相油氣混輸工況下的油氣集輸模式，滿足油田生產油氣混輸及回收利用伴生氣的需要，簡化布站方式，減少中間管理單元。實現油氣集輸密閉率100%、伴生氣回收率100%，并與數字化建設管理模式充分結合，提高長慶油田油氣集輸工藝技術水平，提高伴生氣綜合回收利用率，降低員工勞動強度，節約能源，提高經濟效益，降低地面工程建設投資。

4.3 一體化集成裝置的研究與完善

隨著油田發展，現場對橇裝增壓集成裝置提出了新的更高的要求，結合裝置現場運行過程中反映出的問題，需要對裝置進行有針對性的優化和必要的升級換代。通過優化進一步提高裝置的適應能力，使裝置在生產中發揮更大的作用。同時針對性地研發橇裝接轉裝置和橇裝脫水裝置，系統集成各種功能，代替常規的接轉站、脫水站的設置。對原井場電氣、儀表箱進行優化整合，研制一種新型抽油機控制柜，集原有抽油機配電箱、抽油機變頻啟動柜、抽油機數據采集箱3個不同單元為一體，優化井場各功能箱體的數量和分散布線，對裝置內布局和接線設計進行標準化。通過多領域一體化集成裝置的研究和推廣應用，達到降低工程建設投資、節省建設時間、減少征地面積、減輕員工勞動強度的目的。

4.4 增壓供水、注水工藝研究

通過研發水源井井口增壓裝置，進行井口二次加壓，既可降低水源深井泵揚程，提高泵效率，又可實現深井泵和井口增壓裝置順序啟動，裝置全自動控制，節省能耗，確保供水系統的正常運行。智能移動增壓注水裝置將增壓注水泵、儀表控制柜、變頻配電柜、高壓管路過濾器一體化集成安裝，配套先進的智能控制系統，以滿足特低滲透油田部分高壓注水井及邊遠注水井的升壓需要。當穩流配水閥組壓力不能滿足注水壓力要求時，注水支干線高壓水可經過增壓注水裝置再次升壓后，通過穩流配水閥組配注至注水井。

4.5 高壓動態無功補償裝置研究

高壓自動動態無功補償裝置采用直流助磁式可控電抗器，利用附加直流化鐵心，改變鐵心磁導率，實現電抗器的連續可調，其內部為全靜態結構，無運動部件，工作可靠性高。本研究主要用于解決長距離線路限制過電壓和無功補償的矛盾，在最大程度上保持系統電壓的穩定性，減少系統網損，提高電網輸送能力，精確地控制系統電壓和無功功率，減少由于電容器分組投切帶來的沖擊和涌流，可大大提高設備的使用壽命。

4.6 含油污泥集中處置技術研究與應用

目前含油污泥治理方式簡單，主要采取濃縮、自然干化、露天堆放和填埋的 “簡單治理”方式，不符合國家 《危險廢物污染防治技術政策》要求，因此有必要研究適用、高效的含油污泥集中處置技術，適應姬塬示范區的產建需求。下一步將通過調研分析進行污泥技術論證研究，優選確定 “熱洗預處理、調質+機械離心脫水”的污泥處理技術。通過油泥分離工藝技術研究，提高油分回收率，分離出的水中含油降至2%左右，可回收利用。該項技術研究將各個處理階段的設備模塊化集成，并采用全自動控制，一方面方便總體布局，另一方面方便維護管理，降低勞動強度。

5 示范效應與前景展望

綜上所述，通過在示范區內大力推廣成熟先進的地面工藝技術，并針對地面系統存在的問題進行針對性的技術攻關試驗，形成技術領先、資源綜合利用程度高的姬塬油田地面建設新模式，使示范區內技術水平達到國內領先的水準 （示范區主要技術參數詳見表1）。

通過在示范區內大力推廣應用標準化設計，實現井場—站場標準化設計覆蓋率達100%，全面提升油田地面建設速度和整體建設水平，并形成一套完整的油田地面建設標準化設計技術規定。通過數字化建設建立全油田統一的生產管理、綜合研究的數字化管理系統，讓數字說話，聽數字指揮，創建高水平的井站數字一體化管理示范基地。

表1 示范區主要技術參數

6 結束語

總之，通過姬塬特低滲透油藏國家示范區的效益開發與綠色建設，全面提高了特低滲透油藏油氣資源綜合利用水平，打造出特低滲油藏規模有效開發建設的示范基地，形成了技術領先、資源綜合利用程度高的姬塬模式。隨著示范區地面建設的不斷深入，下一步將圍繞低成本和集約化兩大主題對特低滲透油藏地面建設展開更深層次的探討。

[1]李永軍，夏政.長慶低滲透油田油氣集輸[M].北京：石油工業出版社，2011.

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[3]王春輝，林罡，張小龍，等.姬塬油田多層系開發地面工藝技術研究與應用[J].石油工程建設，2012，38（2）：19-22.