蘇里格南區塊地面系統優化研究與認識

杜 超，趙鵬敏，張 川，唐瑞志

中國石油長慶油田蘇里格南作業分公司 （陜西 西安 710018）

蘇里格南區塊地面系統優化研究與認識

杜 超，趙鵬敏，張 川，唐瑞志

中國石油長慶油田蘇里格南作業分公司 （陜西 西安 710018）

介紹了蘇里格南區塊結合生產運行實際所開展的優化項目及所形成的主要優化技術，并對其在實際運行過程中的運行效果進行了評價，對優化工作的開展方法和實踐效果進行了總結研究，形成了認識，從而為蘇里格南區塊的后續設計工作及類似模式氣田的開發建設工作提供了借鑒。

蘇里格南區塊；地面工藝系統；優化；應用評價

蘇里格南區塊天然氣開發項目是國內首個中國石油擔任作業者的國際合作項目。區塊采用叢式井、井間+區塊相結合的接替方式開發，具有集輸工藝復雜，管網適應性要求高，集氣站規模大，可靠性要求高等難點。特別是針對蘇里格南特有的全叢式井和放壓生產的開發方式，蘇里格氣田已形成的地面模式不能完全適應該區塊的開發，因此形成“井下節流加井叢集中注醇”為核心的中壓集氣工藝技術。但是也由于其獨特性，在區塊地面主體工藝系統建設完成投入試井生產后，也陸續暴露出部分設備設施設計能力過剩、投資過高等問題。

1 地面系統概況

1.1 氣田概況

蘇里格南區塊屬于無邊底水定容彈性驅動、溶孔-晶間孔型、低孔、低滲氣藏。天然氣組分中甲烷含量高，為典型干氣氣藏。

區塊位于蘇里格氣田南部，地處烏審旗、鄂托克前旗和定邊縣境內。區塊單井控制儲量小、穩產期短、非均質性強、連通性差，是典型的低滲透致密巖性氣田。

1.2 項目背景

蘇里格南區塊是中國石油和道達爾合作開發的國際合作區，也是中國石油擔任作業者的首個陸上天然氣合作開發項目。

1.3 地面系統建設規劃總體概況

區塊采用叢式井、井間+區塊[1]相結合的接替方式開發，主要建設工程內容有集氣站、井叢以及配套的集氣管線、供電、通訊、自控、道路、水土保持等工程。

2 地面系統優化項目介紹

2.1 蘇南C1站增加站外旁通

從圖1中可以看出，蘇南C1站作為中心站，匯集蘇南C2站和蘇南C3站的來氣。但是蘇南C1站自身未設置自動截斷閥[2]，如果要截斷蘇南C1站的天然氣進入集氣干線，只能通過計量區的閘閥實現與集氣管線的隔斷，但閘閥使用一段時間后就會出現內漏，實際無法承擔此任務。除此之外，則只能關閉集氣干線發球筒處DN800球閥，但這會同時導致蘇南C2站和蘇南C3站的天然氣也無法通過集氣干線外輸，造成整個區塊停產。

這一設置可能導致兩方面問題：一是對蘇南C1站的穩定運行能力的要求大幅提升，因為該站出現任何問題需要關閉時都一定會導致整個區塊停產，使得產能無法有效發揮，同時影響生產效率；二是集氣站檢修工作無法分開進行，必須配合蘇南C1站的時間同時開展，增加檢修工作量，也給生產運行組織帶來不便。

由于上述問題，經研討，為減少改造工程量，降低投資，考慮蘇南C1站檢修時與集氣管線來氣完全隔離，在匯集管線上增加DN400氣動球閥和手動球閥;修改集氣管道進出站氣動緊急截斷閥的截斷邏輯，不實現自動截斷，通過人工控制截斷。具體流程如圖2所示。

此項優化投資較小，對已建成集氣站改造也不大，但是卻能夠極大改善生產運行工作的靈活性，提高整個氣田的運行穩定性。

2.2 集氣站增加采出水應急拉運系統

圖1 蘇南C1站出站流程圖

圖2 蘇南C1站增加站外旁通流程圖

蘇南區塊集氣站內設置有1具30 m3的閃蒸罐，2臺螺桿泵，采出水通過螺桿泵加壓后，外輸至處理廠，外輸管線采用柔性高壓復合管[3]。

但是原設計對螺桿泵在應急狀況下的排量估計不足，當集氣站進行采氣干線清管作業或氣田復產開井作業時，由于瞬時來液量高于集氣站采出水處理能力，容易導致采出水淹沒分離器進入集氣干線，影響管線集輸效率。此外，如果采出水管線出現刺漏，或螺桿泵發生故障時，采出水無法正常外輸，就會導致集氣站關閉、氣田停產的嚴重后果。

為避免上述問題的出現，同時在盡量不對集氣站原有布局進行改動，降低改造工程投資的前提下，設置2具30 m3的埋地玻璃鋼儲罐，運行單位編制相關應急預案，在問題發生后及時調運污水罐車拉運，拉運的采出水接入長慶自營區儲罐。

上述優化措施有效彌補了集氣站采出水系統應急處置能力不足的短板，極大增強了集氣站的穩定運行能力。

2.3 井叢集中注醇系統優化

按照規劃，每座BB9′將負責4座井叢36口氣井的注醇，根據初期地質提供的產水量0.42 m3(水)/104m3（氣）計算，在不考慮洗井水的情況下，每口氣井初期注醇量為272 L/d，即每座BB9′每天注醇量為9.8 m3。

考慮生產管理、井叢道路條件、雨雪天氣對拉運的影響、工況變化導致注醇量的增加等因素，甲醇存儲時間按照7天考慮，即需要儲存70 m3甲醇，設置兩具50 m3的甲醇儲罐（考慮充滿系數，實際儲存75～80 m3）。

但是由于受限于處理廠的進口壓力，蘇南區塊井口實際運行壓力普遍低于5 MPa。特別是冬季需要注醇生產期間，處理廠進口壓力在2.10 MPa左右，蘇南C1站所屬管線基本在3～3.5 MPa運行，相對較高井叢在4.4 MPa。低于原設計值，加之管線埋深合格，實際注醇量遠低于設計注醇量，見表1。

此外，由于注醇工藝管道是將甲醇直接高壓注入采氣支管，抑制形成水合物的效率無法實現最大化。通過在井叢注醇管線上增加霧化裝置，可更加高效的抑制水合物的生成，也可起到節約甲醇的目的。

表1 2014年注醇量統計

據此，由設計單位對注醇量進行重新計算后將BB9′井叢甲醇罐容積從2具50 m3降至2具30 m3。同時對甲醇區的整體布置也進行了優化，通過給甲醇罐增加圍堰的方式，在滿足環保要求的同時，將甲醇罐危險區域由半徑15 m縮小至3 m。通過上述措施，每座BB9′井叢減少甲醇區占地面積180 m3，降低了井叢標準化和征地費用。

2.4 井叢平面優化布置

蘇南區塊開發初期，由于井叢在鉆井時澆筑有水泥平臺，采氣井口工藝管線需要延伸至水泥平臺外入地進入匯管。通過優化施工技術，后期水泥平臺取消。據此，對井場平面進行了優化，通過縮短井口各設備間連接管線的長度，將井口地面管線總體長度從7.8 m縮短至3.8 m。使得井場征地由175.5 m×26.5 m，調整為165.5 m×17 m。同時單井安裝長度減少4 m，井叢寬度減少9.5 m，井叢管線長度減少60 m，井叢圍欄減少39 m，場地硬化（方磚）減少1 833.34 m2（2.75畝），占地面積減少1 833.34 m2（2.75畝）。

2.5 井叢自動控制系統優化

不同于蘇里格其他區塊廣泛使用的無線電臺，采取間歇性輪流讀取井口數據的方式采集數據[4]。蘇南區塊采用光纜用于井叢通信，井口數據不間斷采集。每個井口安裝有一臺井口RTU（遠程終端控制系統），用于采集單座井口的壓力變送器、流量計檢測的數據和井口高低壓截斷閥狀態，同時通過集氣站站控系統遠程實現截斷閥的關斷。

這一架構的優點在于數據采集準確穩定，有利于持續收集氣井生產數據，同時安全系數高，能夠及時發現問題并遠程關斷井口截斷閥，從而保護下游管線設備的安全。缺點就是相關設備價格較貴，建設成本高，后期修理維護成本也較高。

為有效降低井叢建設成本，在保證原設計功能不變的情況下降低設備采購價格。通過對原采購設備成本和功能的分析發現，井口RTU由于安裝在井口，屬于防爆區域，所以防爆箱的成本就占去了其總成本的三分之一，通過優化內部元器件布局，將兩臺井口RTU集中在一個防爆箱內，在減少一個防爆箱成本的同時，兩臺井口RTU共用一個電源，還減少了一路電纜的敷設。由此一座9井式井叢共縮減防爆箱4臺，減少4條電纜約250 m的敷設施工工作量及材料。

此外，對于BB9井叢，由于此類井叢未設置有電動閥或螺桿泵等設備，井叢RTU僅承擔采集井口RTU數據，打包上傳至站控系統這一項功能。所以原設計控制器處理能力被大量浪費，經過重新核算，設計單位對相關產品技術規格書要求的處理器主頻。數據接口數量、冗余控制器切換時間、網口通信速率等參數進行了下調，使得原有功能保持不變的同時降低了井叢RTU核心設備的準入門檻，在重新采購相關設備時單臺設備采購價格下降至10萬元以內，極大地降低了井叢自控系統建設成本。

2.6 其他優化項目

除上述優化項目外，結合現場實際，還陸續提出并實施了許多對原設計的優化簡化意見。累計提交問題及優化建議160余項，最終形成優化項目65項。主要包括集氣站、井叢及站外管線工程的設計。

2.7 地面系統優化經濟性評價

自2013—2015年，蘇南公司共組織召開2次優化研討會、2次專題研討會及3次圖紙會審，共提交問題及優化建議160余項，最終形成優化項目65項。其中25項優化項目經設計單位造價部門估算了工程造價，其余項目由于大都為設計圖紙中的一些具體問題，涉及金額及范圍較小，所以未重新核定造價。

通過對25項優化項目逐項核定造價，同時結合蘇南區塊總體開發方案的規劃數量，通過去除已建工程數量的辦法，對剩余工程的總體投資金額進行了預估。

經核算這25項優化項目共增加的投資金額約6 000萬元；降低的投資金額約為16 000萬元；合計降低區塊總體地面建設投資約1個億。

3 地面系統優化工作認識

3.1 管理層重視和大力推動是實現優化的關鍵

優化工作，特別是對整個區塊的優化工作牽扯到氣田開發運行的各個方面，可能會投入大量的資金，對整體生產運行等方面產生極大的影響和變動，所以需要地質、工程、生產運行等多個專業和部門的協作，共同研究協調才能夠制定出科學、嚴謹的方案，并有效實施，最終帶來效益。

而這一切都離不開管理層的支持，只有把優化工作納入氣田生產建設的總體工作流程中去，制定總體規劃，明確指導思想，并積極主動的推動優化工作的開展，才能真正實現科學決策，才能切實把優化項目落實到位，實現安全、質量、經濟效益的多贏局面。

3.2 地面建設工作與開發工程統一

地面建設工作做為氣田開發必不可少的一環，必須同整個開發工程作為一個整體，統籌規劃，共同優化，才能實現整體效果的最大化。通過取消鉆井平臺，優化地面工藝管線長度實現叢式井井叢征地及施工工作量顯著減低，大量節約井叢建設成本就是一個最好的例證。

此外，作為地質研究的末端，一方面地面系統要適應區塊總體地質認識的不斷深化，適時改進地面系統方案以最大限度地發揮氣田產能；另一方面地質開發研究工作也要充分考慮地面系統的實際情況，科學合理布局，最大限度地發揮已建成系統的生產運行能力，從而降低整體開發成本。在這一點上，將BB9′井叢預留接入BB9井叢的接口數量從4路增加至6路就是很好的嘗試。

3.3 初期方案審查和圖紙優化是做好經濟高效開發

工作的根本

據研究統計發現，初步方案審查及設計階段對整體氣田開發的經濟性影響程度占90%以上，也就是說只要把握住了方案審查和設計工作，氣田開發的經濟性就能夠得到基本保障。已建設完成進入生產期后再開展的優化工作，對氣田整體經濟開發貢獻十分有限。

因此，一定要特別重視方案審查和施工圖會審兩項工作的開展。最大限度地收集相關方的意見，并集中組織交流審議，從而確保圖紙設計的質量。堅決杜絕邊設計邊施工，圖紙未審查就開工的工程管理陋習。

3.4 重視施工過程中的優化

許多油氣田開發的經驗證明，在施工階段的優化[5]不僅可以使設計更加合理有效，同時還可以有效減少工程量，降低工程造價，并縮短施工周期。

因此，必須要重視對施工過程的跟蹤管理，切忌做“甩手掌柜”，要密切聯系施工、監理和設計單位。對于現場提出的建議要充分重視并積極鼓勵，促使項目建設各方共同為項目的總體經濟高效建設出力，從而實現各方多贏的良好局面。

3.5 創新是做好優化工作的好幫手

設備創新、技術創新、觀念創新是優化工作的好幫手。要密切關注行業動態，對于行業創新要有一定的敏感性。要勤于思考，這些創新是否能夠為我所用，是否有助于工藝流程的優化簡化，是否有助于生產運行。只有突破舊的思維定式和老辦法、老思路，才能夠在實踐中敢于探索、善于發現，從而帶動整體地面系統的優化。

同時不僅要關注同類氣田的動態，也要主動了解不同類型氣田的特點，拓寬思路，尋找可借鑒的好辦法。比如參考靖邊氣田，在集氣站出站啟動閥門處增加氮氣源裝置，提升集氣站整個系統的穩定性就是一個有力的證明。

4 結論

天然氣田的開發具有風險高、投資大、回報周期長的特點。因此，地面系統的安全、穩定、經濟、高效運行對于整個氣田的有效開發具有至關重要的作用。

通過對蘇南區塊地面系統優化工作的總結分析，結合現場生產實際，主動積極應對生產過程中發現的問題，大力開展優化工作是推動氣田地面系統更好地適應生產需求，保障氣田安全穩定運行的必要工作。

[1]劉 祎,王登海,楊 光,等.蘇里格氣田天然氣集輸工藝技術的優化創新[J].天然氣工業,2007,27(5)：139-141.

[2]呂永杰,關丹慶,田景隆,等.蘇里格氣田低壓集氣工藝模式[J].天然氣工業,2008,28(增刊 B)：118-120.

[3]韓丹岫,李相方,候光東.蘇里格氣田井下節流技術[J].天然氣工業,2007,27(12)：116-118.

[4]周艷杰,池 坤,徐廣軍,等.靖邊氣田穩產期的地面集輸工藝技術[J].石油工程建設,2012(2)：23-25.

[5]隋永剛.油田地面工程優化簡化的成果及啟迪[J].石油規劃設計,2011,22(4)：9-13.

The optimization items of ground system and the main optimization techniques are introduced,and their application effects are evaluated.The methods and practical effects of the optimization work are summarized,and a useful understanding is formed,which provides reference for the follow-up work of the block and the development and construction of similar gas fields.

block in southern Sulige;ground technology system;optimization;application and evaluation

杜 超（1985-），男，工程師，現主要從事地面工程建設管理工作。

2017-07-11