特高含水期薩南油田地面系統提質增效的探索與實踐

董喜貴 王學佳 沈晶 王碧玉

1大慶油田設計院有限公司

2大慶油田有限責任公司第二采油廠規劃設計研究所

“十三五”初期，大慶油田綜合含水率已接近94%，其中長垣老區各開發區塊已全面進入特高含水期[1]。這一時期，老區油田的開發對象和開發方式呈現了多樣化，化學驅開發對象逐漸轉入二類B和三類油層，同一區塊同時并存水驅、聚驅、三元復合驅多種開發方式。為適應開發需要，地面建成了處理規模大、技術性及系統性強、配套程度高的工程系統，包括主體工程設施、配套工程設施、公用工程設施及生產管理設施等[2-6]。隨著開發建設的深入，產能建設投資高、部分地面站庫負荷不均衡、工藝適應性差、設備設施腐蝕老化嚴重、維修維護成本高，使得油田綜合開發效益變差，同時國際油價波動更加重了投資形勢的嚴峻性[7-10]。因此，地面系統如何開展優化簡化提高整體運行效率，降低產能建設投資、控制生產運行成本，如何應用標準化、橇裝化設計加快產能建設進度，提高油田綜合開發效益，成為當前地面規劃設計系統的核心任務。

1 面臨的形勢及問題

1.1 區域負荷不均衡、站庫布局不合理

薩南油田歷經55 年的開發建設，伴隨著不同驅替方式的滾動開發，致使部分站庫出現負荷不均衡、布局不合理的情況。從不同驅替類型上看，總體表現出水驅剩余負荷逐年增高，化學驅剩余負荷呈現“馬鞍”型特征，這是階段性不均衡的體現；從區域分布上看，薩南油田整體表現為南四—六區總體負荷高于南二—三區和南七—杏一區，整體呈現出“南高北低”趨勢（圖1），站庫負荷不均衡、布局不合理的情況導致地面各系統能力的有效利用率降低。

1.2 設備設施老化嚴重

“十三五”期間，結合產能、老改及安全隱患治理等工程，薩南油田加大力度對運行年限較長、腐蝕老化嚴重的設備容器進行維修和更新。但截至2019 年底，運行超過10 年未進行大修站庫的比例仍高達32.31%，20 年以上未進行過維修維護的各類容器、加熱爐及管道占比分別為48.15%、60.56%、31.74%，管道年均腐蝕穿孔率為0.84 km-1。“十三五”期間，薩南油田容器、加熱爐及管道腐蝕老化情況及維修維護成本見圖2。由圖2 可知，腐蝕老化的設備管道數量逐年遞增，維護維修投資缺口巨大，嚴重影響著薩南油田的生產安全。

1.3 工藝復雜效率低

雖然經過多年的工藝調整和改造，薩南油田仍有部分站庫存在工藝流程復雜、處理效率低的情況。如集輸系統個別轉油站仍采用分離器和緩沖罐建成的多段“85-Ⅰ”流程，設備多、運行效率低，生產能耗高、維護工程量大；另外，隨著化學驅在薩南油田開發規模的不斷擴大，深度污水注入需求量逐年增加，而目前污水處理工藝僅可將低含聚的水驅產水處理為深度污水，而低含聚污水水源已不能滿足開發需求，目前日均缺口約2.0×104m3，未來幾年缺口量還要加大，靠補充清水和地面污水又在很大程度上增加了開發成本。為此，聚驅、三元驅等化學驅產出污水深度處理技術亟待研究攻關。

圖1 薩南油田各區塊、系統負荷情況數據Fig.1 Load condition data of each block and system in Sanan Oilfield

圖2 “十三五”期間薩南油田容器、加熱爐、管道腐蝕老化情況與維護費用統計Fig.2 Statistics of corrosion aging and maintenance cost of vessels，heating furnaces and pipelines in Sanan Oilfield during the 13th Five Year Plan Period

1.4 產能建設投資高

百萬噸產能投資是衡量油田產能建設項目的一個重要經濟指標。薩南油田目前新建產能主要以三元復合驅為主，百萬噸產能投資從“十三五”初期的111.5億元遞增到當前的139.5億元，控制投資壓力也逐年加大。另外，為提高產能新井貢獻率，減輕由自然遞減帶來的產量壓力，要求產能井盡早投產，這勢必給地面方案設計等前期工作帶來很大壓力。如圖3所示。

圖3 薩南油田“十三五”三元驅產能百萬噸投資Fig.3 Million-ton investment of ASP flooding capacity in Sanan Oilfield during the 13th Five Year Plan Period

2 提質增效典型做法及效果

2.1 “三優一簡”措施的應用

近年來，薩南油田在產能建設、老區改造等工程中積極推廣“三優一簡”降本增效做法，加大“關、停、并、轉、減”等提質增效措施的應用力度。

“十三五”期間，地面與開發充分結合，產能工程采用地上地下一體化優化，有效降低地面投資。充分考慮地面建設的全局性和區塊間錯峰建設，合理安排開發時間，避免地面系統新建站庫處理規模峰谷疊加，實現地面站場能力的接替利用。“十三五”期間，油、水、配注系統因錯峰建設少建規模2.5×104t/d，節約一次性建設投資9 000 萬元；新建油水井形成154座叢式井平臺合并建設工藝管廊帶、電力線路和道路，少建油水井場250座，少建各類管道260 km、電力線路58 km、道路35 km，節省永久占地2.625×104m2，減少臨時用地104.28×104m2，地上地下統籌考慮節約建設投資2 665萬元。

合理進行總體布局優化，多崗聯合建大站（圖4）。產能工程中，對同一驅替開發方式相鄰建設區塊，打破區域界限，統一布局，采用“總體規劃、集中布站、分期實施”的建設模式。如在“X區塊三元復合驅”為期5年的開發建設中，將轉油放水站、污水站、二元站不同功能的站集中建設、集中監控，優化后，整個區域僅集中建設東西2 座大站，較常規布站模式節省建設投資1.3 億元，年節省運行費用1 209 萬元，加快產能建設進度60余天。

為有效控制新增站庫規模，充分利用已建設施能力，適當減少管理節點，對于沒有后續接替產能區塊，采取多舉措整體優化。三次采油初期，由于采出液物性不同，聚驅、三元驅系統獨立建設，目前先期投產的化學驅陸續進入后續水驅，采出液含聚濃度明顯下降，與水驅采出液物性相近，具備打破驅類界限、整體優化條件。為此，地面系統加大優化調整力度，對運行年限長、負荷率低、安全隱患大、位置鄰近需要改造的油水站場進行優化整合，水、聚驅合并建站。以南A-2站和聚南A-2轉油放水站優化合并為例（圖5），兩座站庫均運行20 年以上，站內設施腐蝕老化嚴重，兩站相距500 m，站庫負荷率均低于60%，方案優化將南A-2轉油站改造為集油閥組間，采出液匯集后輸送至聚南A-2轉油放水站統一處理。優化合并后，減少管理點1 處，減少崗位用工10 人，年節電88.5×104kWh、節氣19.7×104m3，油氣分離及轉油負荷率分別提高33%、36%，節約建設用地近6 000 m2，與常規兩站分別改造方案相比節省建設投資1 179.3萬元。

利用“水聚驅合并建站”的建設模式，先后對4 座水驅站、4 座聚驅（三元）站進行系統優化合并，實施后減少管理點5 處，減少崗位用工50 人，年節電376×104kWh、節氣78.7×104m3，平均油氣分離負荷率提高24.6%，平均轉油負荷率提高33%。注水系統將南D 注—新南D 注優化合并后，儲水罐減至3 座，平均運行負荷率由55.7%提高到87.3%，較常規單站改造整體節省投資1 300 余萬元，節省占地面積650 m2，減少崗位定員40 余人，年節省人工成本600萬元。

產能工程立足于本區塊能力挖潛，充分利用已建設施能力，如“X區塊水驅”產能全部利用已建能力，不新增站庫；“X 區塊三元復合驅”產能集輸系統充分利用南E-1聯脫水站一段、二段剩余處理能力，對原系統進行調整，節省建設投資3 700萬元；配注系統利用已建注水、曝氧能力，節約建設投資4 838 萬元；污水系統利用已建含油污水深度處理站能力，節約建設投資1.01億元。

圖4 南七—杏一區三元復合驅產能總體布局優化集中建大站規劃圖示意圖Fig.4 Planning diagram for centralized construction of large station in productivity overall layout optimization of ASP flooding in Nanqi-Xingyi Block

圖5 薩南油田集輸系統典型站庫優化調整示意圖Fig.5 Schematic diagram for optimization and adjustment of typical stations in gathering and transportation system in Sanan Oilfield

工藝簡化方面積極采用成熟的簡化流程，減少工藝環節，提高處理效率。如近年產能配注系統選用“一泵多井”工藝，與“單泵單井”對比，少建機泵270余臺，節省建設投資5 136.9萬元；供電系統采用“一變多井”、“集中供電”的配電方式，共少建變壓器93臺，少建6 kV線路4.8 km，共節省建設投資750萬元；采用聚合物高效配制等技術，大大提高了生產效率；另外，為加快設計進度，節省建設投資，方案設計中積極采用標準化、橇裝化、三維可視化設計，油水井井口、井場和計量間等的標準化設計覆蓋率實現100%，大中型站場工藝配管全部應用三維可視化設計；設計中還采用橇裝電控一體化裝置、橇裝式標準化計量間、配水間等橇裝化工藝裝置，有效縮短了設計與施工周期。

2.2 科學規劃與布局

多種開發方式并存的薩南油田，隨著開發規模的此消彼長，地面各系統處理負荷受到了波動式影響。地面規劃設計既要根據開發安排、生產運行狀況，又要結合地面工程現狀及投資情況。通過對薩南油田系統優化調整工作的探索和實踐，摸索出以下四點經驗：堅持與產能建設相結合原則，結合開發產能建設安排，老區優化調整應避開未來幾年產能建設區塊，錯峰安排、分步有序，待該區塊產能開發后進行優化調整，調整一塊、完善一塊；堅持輕重緩急原則，為解決區域系統不合理、站場能力失衡、裝置運行效率低等問題，同時為提高油氣開發效益，提高勞動效率，降低勞動強度，根據現場已建工藝設施現狀及運行情況，分清輕重緩急，科學編制中長期和年度規劃；堅持整體與局部優化相結合原則，以薩南油田為整體優化對象，以區塊為局部優化對象，先整體再局部，打破礦界優化調整；堅持與安全環保隱患治理相結合原則，在系統優化調整的同時，統籌兼顧該區域內的安全環保隱患治理及信息化建設，做到一次優化，達到全面治理，避免重復建設和投資浪費。

2.3 技術創新與應用

老區油田進入特高含水開發階段后，伴隨化學驅油技術的大面積推廣，井口出油溫度、含水油的流變性、原油物性、油水分離特性等均發生了一定的變化，部分工藝已不適應新的開發需求。積極開展科研攻關和現場試驗，將取得的成果和認識在系統優化調整中進行應用，提高地面工藝優化簡化技術水平，達到降低建設投資和運行成本的目的。如污水處理系統采用一級軸向動態反沖洗濾罐，可替代兩級常規過濾罐，出水指標低于“雙20”水質標準，油和懸浮物的去除率達到86%以上；針對含聚廢液組分復雜，油水及固液分離困難，試驗應用“活性氣體氧化+微生物處理聚合物廢液”技術，實現高分子聚合物有效快速降解，每處理1 m3廢液，節支50.4 元，3 年累計產生經濟效益3 076.84 萬元；為提高地面工藝適應性，三元配注系統采用分濃度、分壓力、分系統設計，形成有運有備、先表后堿工藝，實現了高壓管道不停產酸洗；為促進勞動組織結構優化，緩解人力資源緊張矛盾，大力加強信息化建設，轉變管理方式，“十三五”期間，薩南油田39 座變電所全部實現無人值守，年可節約人工費用4 095 萬元；數字化建設工程穩步推進，實施后預計可減少用工2 252人；24座聯合站中已經有13 座實現集中監控，占薩南油田大中型站場總數的54.6%，可節約勞動用工約30%。

面對提質增效的形勢任務，地面規劃設計工作應立足發揮源頭作用，以提高地面工程系統的適應性和油田開發整體效益為目的，以解決制約油田生產的疑難問題為重點，深入分析矛盾，科學論證項目，合理安排投資，攻關核心技術，通過方案上優化、工藝上簡化、設計上標準化、管理上信息化，最終實現降低地面工程投資、提高地面工程系統運行效率、降低生產能耗、解決安全環保隱患等目的。

3 結論

（1）隨著開發的深入，進入特高含水期的長垣老區油田地面系統必然面臨著系統布局不合理、站場能力失衡、設備設施腐蝕老化嚴重、產能建設投資高等問題，致使油田綜合開發效益變差。

（2）推進“三優一簡”技術措施的應用，做好科學規劃，堅持與技術創新相結合是老區油田提質增效行之有效的手段。

（3）地面建設充分應用標準化、橇裝化、三維可視化設計成果，將會大大提高設計效率，縮短設計周期，加快產能建設進度，保障產能貢獻率。