大慶西部外圍油田地面優化簡化技術的實踐與認識

大慶油田有限責任公司第九采油廠

針對油層發育差、單井產量低、油田分布零散、自然條件復雜等問題，大慶外圍油田通過不斷創新應用，形成了具有外圍油田特色的地面技術和建設方式，為難采區塊的有效動用提供了技術支撐。但隨著新開發油田油品性質變差，非常規開發等因素影響，油田實現有效開發的形勢依然嚴峻，為此還需要大力探索簡化技術，優化工作方式，走低成本發展之路。

1 外圍油田地面建設面臨的主要問題

大慶西部外圍油田產量低、地面條件復雜，在一定程度上制約了油田的經濟有效開發，從已開發建設油田來看，存在以下幾方面問題：

（1）油層發育差，單井產量低。全廠油井單井產油量僅0.8 t/d，2019年建設區塊單井預測產油量僅2.2 t/d。由于單井產量低，對地面建設的投資控制更為嚴格。

（2）分布零散，骨架工程投資高。油區跨度大，東西150 km，南北180 km，各類油田區塊距離遠，無法相互依托，2019年新區塊中偏遠零散井占總井數的60%。由于零散區塊需要建設通往油田的道路、電力線路、外輸管線等骨架工程，增加了建設投資。

（3）地面環境復雜，協調難度大。管轄區域內包含16個自然保護區，4個農、牧、漁場，26個鄉鎮153個自然屯，地面建設受到制約。

（4）土地政策調整，征地費用高。隨著用地政策的變化，征地費用在地面工程投資中的比例達20%以上，需要控制建設用地規模。

（5）地下認識困難，井位變化大。隨著鉆井的進行、地質認識的不斷深入，區塊井數不斷調整，需要提高地面設施的適應性。

同時，致密油、頁巖油采用大規模壓裂開發，初期產量高、遞減快，給地面建設提出新的要求。

2 優化簡化技術的發展與應用

外圍油田在布局上、工藝上、設備選擇上不斷發展，形成了組合化、簡約化、集成化的工藝技術，探索出具有外圍油田特色的整裝油田、外擴零散、滾動開發區塊的建設方式，有力地推動了地面優化簡化進程。

2.1 完善適應外圍油田的特色技術

2.1.1 突出“并”字，向組合化發展

（1）井位合并，降低地面建設投資。根據地下油層發育、鉆井工藝和地面條件，將直井改為叢式定向井，將多口井集中在一個采油平臺[1]。結合具體區塊開發，以投資效益為界限，進行“一直八斜”“一直十二斜”“一直二十四斜”等布井方式對比。通過塔21-4區塊單井投資測算分析可以發現，地面投資隨平臺井數增加而減小[2]，但整體投資以“一直八斜”鉆井更為經濟。分析其主要原因是地面位移超過約1 000 m后，鉆機型號升級，鉆井單位進尺費用增加35.6%，因此不建議布置井數過多的平臺。布井方式與站外系統單井投資關系見表1。

（2）工藝合并，滿足生產建設需求。電加熱流程與摻水流程相結合，油井通過電加熱管道進入集油環或閥組間，有效解決了外擴油井由于摻水集輸半徑過長無法接入系統的問題，降低了建設投資；混輸增壓與摻水工藝相結合，在集油閥組間建設摻水泵或混輸增壓泵，將摻水或回油進行增壓，擴大了集輸半徑，實現了從井—增壓間—脫水站的“一級半布站”建設方式[3]；集中注水與相對集中注水相結合，單干管單井和單干管多井配水工藝相結合，注水管道沿道路和井排方向鋪設，減少占地，降低工程投資[4]；單井增壓、區域增壓和分壓注水技術相結合，通過不斷改進工藝，實現了停泵報警、漏失水回收、數據遠傳等功能，有效解決了水井欠注的問題。

（3）崗位合并，緩解人員短缺問題。聯合站一般建有轉油站、放水站、地下水深度處理站、注水站、熱水站、變電所、燃氣發電站等崗位，通過搭建DCS集散控制系統和PLC控制系統[5]，合建操作崗位值班室，實現站場集中監控、多崗合一管理，提高了管理效率，降低了運行成本和勞動強度[6]。采油九廠所有轉油站和聯合站均實現了集中監控，累計減少崗位23個，減少用工152人。

（4）材料合并，保障鉆前道路通行。在塔21-4建設中，根據地貌特征和土質條件，考慮季節因素，采用建筑垃圾、素土、石灰土等多種材料配比組合，形成了耕地素土夯實為主，低洼地下部位建筑垃圾擠淤上部素土夯實，水域整體填筑建筑垃圾，臨時道路使用管排、木排等組合道路保通方式，有效地保障了鉆井車輛的通行。

表1 布井方式與站外系統單井投資統計Tal.1 Well layout method and single well investment statistics of system outside the station

2.1.2 突出“短”字，向簡約化發展

（1）簡化脫水處理工藝，減少處理設備。將傳統的脫水流程一段脫游離水、二段脫乳化水的工藝進行合并，同時對多臺設備進行合一[7]。簡化后轉油站采用加熱、緩沖、分離、沉降“四合一”流程，脫水站采用加熱、緩沖、分離、沉降、電脫水“五合一”流程。工程投資可節省35%以上，占地面積減少70%以上。

（2）簡化水質處理流程，實現水質達標。結合產能建設需求，在新一聯污水站擴建中，采用氣浮工藝替代自然沉降和混凝沉降工藝，沉降時間由6 h下降到10～15 min；采用高精濾處理工藝，過濾級數由2級減少到1級。改造后縮短了水處理流程，實現了水質穩定達標，2019年“8、3、2”水質綜合達標率達到95.9%。

（3）開展“泵對泵”注水試驗，減少處理環節。針對原水水質較好的地區，減少過濾環節，開展“泵對泵”注水試驗。在錳砂濾罐、纖維球濾罐、儲水罐的進出口管線處加連通閥門，使水源井來水直接進入注水泵，并將水源井潛水泵加變頻控制，實現“泵對泵”密閉注水，避免了因源水鐵含量較高，沿程曝氧后鐵離子大量析出的問題，簡化了流程。新店油田開展“泵對泵”密閉注水試驗2年，注水泵進口懸浮物固體質量濃度0.1～1.3 mg/L，含鐵濃度0.3～0.4 mg/L，注水壓力平穩。

（4）簡化污水回注工藝，滿足壓裂需求。針對大規模壓裂開發區塊返排液量大、處理困難的問題，建設臨時回注站，采用氣浮+壓濾技術對壓裂返排液進行處理，達到“20、20”標準后就近進行回注[8]。2018年9月至今，平均注水壓力13 MPa，累計回注壓裂返排液31×104m3。

2.1.3 突出“橇”字，向集成化發展

（1）推廣應用橇裝處理設備。采用小型橇裝裝置，可根據開發方案的需要及時進行調整，重復利用設備，降低投資風險，避免投資浪費。為此在小區塊推廣應用了集油、水處理、注水、發電、變配電等橇裝化設備共計298套，累計重復利用98套次，節省投資2 692萬元，適應了油田的滾動開發需求。

（2）探索一體化橇裝處理站。目前九廠協助設計院研發集原油加熱、分離、沉降、緩沖、除油、干燥等功能于一體的集成裝置，依托杏95-1產能建設項目，在杏西聯建設試驗流程，預計在2020年開展現場應用試驗。該裝置與常規摻水轉油站相比，整體用料降低20%，減少占地面積45%，實現了轉油站集油設備和工藝高度集成化和橇裝化，滿足了小區塊開發建設要求。

（3）探索橇裝燃氣發電技術。針對九廠零散區塊電源無依托、電力線路建設投資高、伴生氣無法外輸的問題，2019年在塔35、塔52區塊開展橇裝燃氣發電現場試驗，環境溫度在-14～33 ℃高溫及嚴寒條件下，機組負荷率在13.9%～70.9%之間實現了有序投切，機組運行時率達到99.2%，充分利用了富余伴生氣，滿足了供電需求，為零散區塊電力系統優化建設提供了技術儲備。

2.2 形成適應外圍油田的地面建設方式

2.2.1 “叢、簡、利、智”的整裝油田區塊建設方式

龍西地區塔21-4區塊為集團公司致密油效益建產示范區，基建油井174口，面臨著油區跨度大、地面條件復雜、大規模壓裂開發和初期產液量高等困難。為此，通過多次方案優化，形成了“叢、簡、利、智”的建設方式，降低了地面建設投資，滿足了快速建產需求。

“叢”即叢式布井。通過優化平臺布置與道路走向，優選一直八斜的布井方式，形成平臺31座，獨立井11口，新鉆井進平臺率100%，減少井場征地50%，減少管道、電力線路、道路長度30%。

“簡”即簡化工藝。根據油井和已建站場分布，采用集膚電加熱技術形成樹狀集輸管網，與摻水管網相比減少集輸管道67 km，少建站外閥組間4座，轉油站處理規模減少80%，減少集輸投資1 588萬元。集膚電加熱技術較早期碳纖維電加熱接頭數量少99.6%，穿心進管，熱效率更高，施工更加方便。

“利”即利舊設施。結合初期產液量高、遞減快的規律，前期采用“儲罐接液+罐車拉運”的方式建設，儲罐按2個月循環使用考慮，架罐數量由75座減少為59座，同時利舊“九合一”22座、高架罐15座，減少前期建設投資1 621萬元；塔二轉在現有中間加熱站基礎上進行擴建，選用油氣分離工藝，利用已建加熱爐2臺，少建分離器1臺，減少設備投資245萬元。

“智”即智能化建設。井場實現油壓、電參數和示功圖等參數自動采集，抽油機遠程控制；拉油點實現加熱溫度自動采集、燃燒器自動控制、視頻輔助監控；轉油站實現系統生產和設備參數集中監控、自動控制；指揮中心實現多業務視頻數據集成服務、數據集中管理、遠程控制。通過利用物聯網技術，實現了所有井場和站場數據集中監控、少人值守，為優化用工和創新管理模式打下了基礎[9]。

基本情況 根據納入/排除標準，2002至2012年SEER數據庫中共75 791例甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid carcinoma，PTC)患者符合，其中PTMC患者31 017(40.9%)例。本研究納入患者的平均年齡為(50.9±13.2)歲(3～99歲)。23 572(76.0%)例患者接受全甲狀腺切除術(total thyroidectomy，TT)，其中8 886例(28.6%)患者接受放射性同位素治療作為輔助治療。在接受淋巴結清掃治療的患者中，病理結果證實存在CLNM的患者2 135例(6.9%)，而LLNM的患者1 684例(5.4%)(表1、2)。

通過“叢、簡、利、智”的簡化建設方式，塔21-4區塊節省地面建設投資7 934萬元，單井地面投資由145.3萬元降至99.7萬元（若不考慮前期工程投資為84萬元），實現了區塊有效開發。“十三五”期間，累計動用整裝區塊3個，基建油水井491口，建成產能44.67×104t，節省地面建設投資1.36億元。

2.2.2 “就近掛接、集中拉油”的零散外擴區塊建設方式

針對有依托的加密及外擴區塊，采取就近掛接老井、就近掛接已建線路、就近依托老站處理的“三就近”掛接方式建設。針對井數少、地面系統無依托的零散區塊，形成了“集中拉油、橇裝建設、遠程監控”的建設方式，以增強地面設施抗風險能力。

杏95-1區塊基建油水井46口，油井分散為2個油區，依托條件差。北部油區距離已建站較近，通過混輸增壓將外擴油井掛接至杏西聯合站，南部油區距離已建站較遠，采用集中拉油、橇裝注水建設，節省建設投資552萬元，年節省運行費用50萬元。

“十三五”期間，累計建設加密及外擴區塊32個，零散區塊27個，基建油水井1 028口，建成產能78.38×104t，節省地面建設投資1.24億元。

2.2.3 “先井后站，先拉后輸”的滾動開發區塊建設方式

對地層條件差、地下條件復雜、儲量規模不確定的油田，確定了“先井后站，先拉后輸，先局部后整體”的建設程序，探索一條適合勘探開發一體化建設特點的地面建設運作方式。地面按照“先簡易后正式、先活動后固定”的基建模式來適應地下，即初期采用橇裝拉油，后期建站外輸，增強地面設施抗風險能力。

龍12-128-斜108區塊基建油水井171口，分為三期滾動開發建設。集油系統2018年、2019年采用拉油生產方式，2020年新建轉油站外輸。選用電加熱集油流程，充分結合分期建設內容，優化站外管道路由，增加管道、電力線路利用率；水系統統籌考慮三年水井位置，2020年合建固定式注水水質站，先期橇裝注水站利舊至塔2111區塊使用，實現了滾動開發的靈活建設，最大限度地減少了投資風險。

3 面臨的形勢及措施建議

從開發形勢來看，外圍油田今后的產能區塊地上、地下條件更差，區塊更零散，同時隨著稠油、致密油、頁巖油等非常規開發階段的到來，地面系統建設仍面臨著挑戰，主要體現在以下幾方面：①稠油區塊地面建設投資高。地面工程需要建設注蒸汽、熱水設施[10]，由于開采油井數量少，地面投資占到總投資的50%以上，單井地面投資為常規建設投資的1.5～4倍，開發效益差。②零散區塊天然氣收集困難。九廠零散拉油區塊及邊遠站場無法進入集輸管網，天然氣除用于自耗外，剩余天然氣放空，造成能源浪費。③快速建產的需求更加迫切。隨著大慶油田開發重點向外圍油田傾斜，如何加快前期工作步伐，如何適應快速建設需求，是需要研究的重點。

為此，在技術上持續探索模塊化、標準化的建設思路，滿足不同形式開發需求；在管理上加大各環節有序銜接，加快前期工作步伐，縮短設計周期。

3.1 推進標準化模塊化建設，滿足快速建產需求

對不同的單體設備進行定型設計，通過分項預制、組件成模和現場拼裝，以可移動橇裝方式實現地面設備的梯級利用。

（1）探索靈活的稠油地面建設方式。將水處理器、高壓注水泵、注汽鍋爐以及汽水分離器進行組合，形成注汽系統模塊；板房按照不同功能設計制造，在滿足生產、生活的同時，形成實用靈活的小隊點模塊；采用架罐儲存、電伴熱集油管線汽車拉運，形成集、儲油模塊。實現稠油區塊活動注汽、橇裝建設。

（2）探索天然氣的橇裝回收與利用。試驗應用橇裝天然氣回收設備，首先通過天然氣處理橇進行脫水、脫烴、除雜質等處理，單臺設備處理量可達0.3×104～10×104m3/d，處理后天然氣達到出口氣體的質量要求[11]；其次通過壓縮機、增壓橇增壓，實現0～25 MPa增壓輸出，增壓后天然氣并入干氣管網或壓縮CNG外銷。同時也可通過橇裝天然氣發電機組發電，用于本區塊生產自耗，實現富余伴生氣有效利用。

（3）推廣數字化橇裝增壓集成裝置。2012年，由大慶油田設計院設計的數字化橇裝增壓集成裝置在九廠古86區塊首次試驗應用，后期增加了分離設備，完善了外輸泵設置，實現了加熱、緩沖、分離、增壓功能，滿足了生產基本需求。該裝置與同等規模混輸站相比，在縮短設計、建設周期和減少投資上有較大優勢，建議繼續完善推廣。

3.2 繼續“三個介入”做法，提升前期工作效率

（1）超前介入，提前開展聯合井位勘察。根據油藏布井資料，通過衛星遙感地圖布置叢式平臺，地面、油藏、采油、土地、運行五部門聯合勘查。實現位于環保區域的井位提前取消，影響地面建設的井位提前調整，平臺布置滿足鉆井、地面要求，鉆井、壓裂、基建道路三路合一，盡量減少地面因素調整，控制地面建設投資，保證規劃設計進度。

（2）主動介入，提前開展規劃設計編制。方案階段主動與油藏、采油工程結合，根據電子資料與采油工程方案并聯運行；設計階段關鍵環節同步進行，實現規劃設計無縫銜接。做到地形測繪與方案編制同步開展，施工圖紙與初步設計同步完成，白圖交底與物資報料同步進行，方案編制和施工圖設計均可提前1個月完成。

（3）有效介入，促進前期工作有序推進。九廠由廠領導牽頭，每周定期召開產能例會，制定運行計劃表，促進各單位與上下游溝通，從“等資料”轉變為“要資料、送資料”，督促各項問題及時解決。從實際運行效果來看，可切實提升前期工作質量和效率。

4 取得的認識

結合大慶西部外圍油田開發建設實際，地面系統不斷探索，進一步拓展了地面系統投資挖潛空間，基本滿足了外圍油田開發建設需求，總結出以下幾點認識：

（1）技術的不斷發展及多種技術的組合應用，是地面系統優化簡化的基礎，為難采區塊的有效動用提供了技術支撐。

（2）整裝油田、零散外擴、滾動開發等多種靈活機動的建設方式，提高了產能區塊開發效益，滿足了外圍油田開發建設需求。

（3）還需繼續研究和推廣降投資、降運行費用的新技術，進一步探索橇裝化的建設工藝，以滿足不同開發方式的生產需求。

（4）“三個介入”的工作方式壓縮了各環節資料交接等待時間，地上地下一體化結合更為密切，可有效加快前期方案編制、設計進度。