集約化建井地面工藝技術研究與應用

＊王國鋒 馬占恒 汪忠寶

（1.中國石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司 吉林 138000 2.中國石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司勘察設計院 吉林 138000）

引言

近年來吉林油田大力推廣集約化建井開發模式，若地面系統按照傳統模式進行設計和建設，將無法滿足油田效益開發的理念，因此地面系統迫切需要采取優化簡化設計方法，按照“降低產能建設投資，降低運行費用”的雙降原則，開展科技攻關，通過地上地下緊密結合，形成集約化建井地面配套工藝技術，實現了優化簡化和節能降耗，提升了地面系統整體建設水平和運行水平。新立大平臺通過地面地下緊密結合，優化了產能建設方案，降低了百萬噸建設投資。

1.取得的技術成果

(1)各專業緊密結合，地上地下一體化協同設計

集約化建井地面工程需與油藏、鉆井和采油工程緊密結合，通過各專業方案統籌優化設計，最終合理確定平臺的放井位置，平臺內的油水井數量，平臺內油水井布井方式，井場征地面積等關鍵參數，達到百萬噸產能投資最省，后期運行成本低，管理方便。

(2)優化井場平面布置，力求簡潔美觀，滿足生產需求

大平臺井場內新建一體化氣液緩沖分離加熱增壓裝置、橇裝集油配水間、儀表值班室、箱式變電站、視頻監控、照明、污水回收池、一體化油井熱洗集成裝置、太陽能光伏板等設施，充分考慮站場附近交通設施、防火規范及生產作業需求，井場平面布置形成標準化模式，力求簡潔美觀，滿足生產需求，如圖1新立1#大平臺井場平面布置鳥瞰圖所示。

圖1 新立1#大平臺井場平面布置鳥瞰圖

(3)高寒地區、低產、低含水和高凝原油實現常溫輸送

吉林油田地理位置位于東北高寒地區，冬季環境溫度低（-35℃）、單井產液量低（2-5t/d）、氣油比低（35m3/t）、井口出油溫度低(16-20℃)，通過分析影響常溫集輸原油的粘溫曲線、凝固點、流變特性、轉相點和溫降曲線，結合室內管道試驗模型、軟件分析等手段，進行室內模擬分析研究，擬合產液量、含水、氣油比和輸送長度等影響參數，確定采出液在集油過程中溫度、壓力的變化規律，形成試驗型常溫輸送邊界條件，通過現場大范圍應用驗證、修正常溫輸送邊界條件。

通過科學研究，攻克了高寒地區低產高凝含水原油常溫集輸技術，擴展了常溫集輸應用邊界條件，實現了大部分平臺單井不加熱輸送，大膽嘗試支干線常溫集輸并取得技術突破。通過應用多井串聯常溫輸送技術，實現了含水原油低于原油凝固點進計量間，摸索出支干線常溫集輸技術邊界條件并規模推廣應用，實現“熱不出站”，節約了一次工程投資，大幅度降低了集輸能耗，集輸自耗氣達到10m3/t，接近國內先進水平。

目前吉林油田原油常溫集輸技術邊界條件已經由特高含水（≥90%）向高含水前期拓展（80%），由低凝固點 （17℃）向高凝固點（30℃）拓展，由高液量（20t/d）向低液量（3t/d）拓展，單井集輸半徑由短距離（500m）向長距離（1000m）拓展，管材由單一向多種材質拓展，可應用玻璃襯里無縫鋼管、玻璃鋼管和連續增強塑料復合管，應用條件更加寬泛。

(4)攻克一體化氣液緩沖加熱增壓集成工藝技術，研發出成套系列化設備

根據吉林油田凝固點、粘度等原油物性特點，結合大平臺的產液量、含水率、氣油比等生產參數，集氣液緩沖、分離、加熱和增壓等功能于一體，實現設備撬裝化設計、工廠化預制，現場快速連接投產，配合物聯網系統，整套裝置可實現無人值守，功能高度集成，整體橇裝，方便工廠化預制，現場快速組裝投產，節省工程投資，縮短建設周期，一體化氣液緩沖加熱增壓裝置已形成I型、II型和III型產品，處理規模分為120t/d、240t/d、360t/d、480t/d和600t/d合計5種系列化產品，滿足不同大平臺生產需求，可完全代替小型接轉站。一體化設備可使平臺井地面建設時間縮短50%，投資降低35%。

(5)橇裝模塊化接轉站替代中型接轉站，實現少人值守

根據吉林油田凝固點、粘度等原油物性特點，開展橇裝模塊化接轉站工藝研究，依據常規接轉站功能劃分，將接轉站劃分為進站管匯橇、計量橇、空冷凈化橇、綜合泵橇、加熱爐橇、儲罐橇、加藥橇及藥品儲存等撬塊，配合物聯網系統，整體裝置可實現少人值守，功能高度集成，整體橇裝，方便工廠化預制，現場快速組裝投產。模塊化接轉站可使站場建設時間縮短50%，投資降低30%。

(6)計量配水間實現橇裝設計

打破常規建設模式，計量間由傳統磚混計量間→彩鋼計量間→橇裝計量間逐步優化，目前已設計出橇裝集裝箱式計量間，滿足工廠化預制，整體搬運，現場快速連接投產的生產需求。橇裝計量間打破“人進屋操作”的常規模式，采用室外大開門設計，工人室外開門操作，管理方便，建筑面積及造價僅相當于傳統磚混計量間的35%左右，滿足生產需求，降低了工程投資，具有推廣意義，如表1不同形式計量間綜合對比表所示。

表1 不同形式計量間綜合對比表

(7)應用新技術實現油井便捷準確計量

平臺井油井數量≤8口：不單獨考慮站外計量流程，單環產液集中進計量間輪換計量，單井產液通過井口物聯網系統中的電參折產。

9口≤平臺井油井數量≤14口：井場設稱重式小翻斗分離器，可實時計量井場總產液，或通過井場倒閥門方式計量單井產液量，實現井口壓力、出液溫度和液量就地顯示或遠傳。

14口≤平臺井油井數量：井場設橇裝計量間，利用多通閥+稱重式油井計量器對單環或單井進行輪換計量，可實時計量單環總產液，可通過井口物聯網系統中的電參折產計算單井產液，也可通過井場倒閥門方式計量單井產液量，實現井口壓力、出液溫度和液量就地顯示或遠傳。

(8)一體化油井熱洗集成裝置滿足井場洗井需求

裝置集緩沖、加熱和增壓功能于一體，單井罐工作原理，裝置具有超溫報警、高低液位報警、橇裝設計、基礎簡易、與井口軟管連接等優點，成本低，易實現自動控制。裝置利用井場水源井提供清水，井口伴生氣做燃料氣，清水在罐內升溫至70℃～80℃后通過揚程為250m離心泵增壓，輸至油井套管注入井下，實現熱水就地生產就地洗井，替代傳統站場生產熱水，罐車拉熱水至各油井洗井方式，降低工人勞動強度，節省操作運行成本。

(9)穩流配水裝置實現注水量自動控制

大平臺注水井應用穩流配水裝置，該裝置集穩流配水、計量、調節等功能為一體，具有流量自動檢測和配注量自動控制等功能，可以實現就地與遠傳流量設置，智能控制流量，具有設置簡便，控制精度高等優點，減輕工人勞動強度，現場應用效果良好。

(10)應用物聯網技術提高自動化水平

大平臺物聯網整體采用具有吉林油田特色的簡單適用低成本的建設模式，增加科學實用智能化的自動控制功能。采油井場應用吉林油田自主研發的井場三件套（停井報警儀、測控儀和電子眼），停井報警儀實現抽油機停井自動報警，測控儀自動監測抽油機電機運行參數，并能實現抽油機遠程啟停，電子眼實現井場畫面定時自動抓拍，井場采集的參數實現4G無線上傳至通信公司后臺服務器。計量間內溫度壓力實現溫度、壓力和計量設備參數自動采集，配水間實現壓力和流量參數自動采集，實現井口和計量間參數采集，采集的信號輸至RTU后統一通過4G無線上傳至通信公司后臺服務器。利用吉林油田建設的云平臺，實現增井增產不增人，助力大平臺模式降本增效的力度。

(11)結合鉆井供電需求，合理優化供電線路

地下、地上一體化，統籌設計，前期電打鉆供電與后期地面建設用電相結合，采用同桿雙回路,避免因重復建設浪費投資。井場采用箱式變電站集中供電，提高供電質量，降低運行費用。

(12)采油井場應用電控一體化裝置

為解決大平臺井場儀表、通信和配電專業間功能重疊融合度差的問題，首次在采油井場應用電控一體化裝置，形成油氣站場動力控制的核心，將油田站場的控制部分和執行部分集成在一起，更有利于實現油田站場的數字化和智能化，現場視覺形象美觀大方。電控一體化集成裝置實現標準化設計、規模化采購、模塊化預制，大幅度縮短了設計、采購和施工周期，加快工程建設速度，降低工程建設投資。

(13)井場閑置空地應用光伏發電，實現綠電清潔能源替代

根據采油井場現場實際情況布置，遵循以不影響采油設施正常運行和維護維修、節約用地的原則，將光伏組件布置在采油井場征地范圍內，設計光伏陣列在井場周邊安裝，以南北側為主。光伏組件采用單晶445W，14-19塊組件為一串，布置傾角為38°，單個支架組件采用豎二排布方式，組件方位角控制在0-15°之間，共計布置502件光伏組件。采用0.4kV并網，光伏所發電量自用為主，為井場內各抽油機提供電能。當0.4kV系統不能完全消耗時，通過井場已建配電系統及配電變壓器，上行至6-10kV井排線路，再由井排所帶其它油田負荷消耗。同時在諧波、電壓偏差、電壓不平衡度、電壓波動和閃變等方面應滿足相關國家標準。其中新立1#大平臺平臺裝機容量224kW，系統發電效率按82.9%測算，年均發電量為31萬度。

2.集約化建井地面配套工藝技術應用情況

2019-2020年吉林油田合計部署大平臺175座，合計881口油井。高寒地區低產高凝油井串聯常溫集輸技術應用660口油井，一體化氣液緩沖加熱增壓裝置應用6套替代小型站場，橇裝模塊化接轉站應用1套替代中型站場，與常規建設模式相比節約投資30%，節約運行費40%，減少建設周期40%，解決了地面系統建設投資高、后期運行費用高等生產難題，達到了優化簡化和節能降耗的目標，提升了地面系統整體建設水平和運行水平。

3.經濟效益

2019-2020年合計節約一次性工程投資9600萬元，節約運行費用1248萬元。其中660口油井應用高寒地區低產高凝油井串聯常溫集輸技術，節約一次性工程投資7500萬元，2019年節約運行費用468萬元，2020年節約運行費用780萬。應用一體化氣液緩沖加熱增壓裝置6套，合計節約一次性工程投資1500萬元。應用橇裝模塊化接轉站1座，節約一次性工程投資600萬元。

4.取得的認識

（1）各專業緊密結合，地上地下一體化協同設計是降低產能建設總體投資和降低后期運行成本的關鍵。

（2）應用高寒地區低產高凝油井串聯常溫集輸技術是降低站外集輸系統能耗的關鍵，支干線常溫輸送技術是后期攻關的主要方向。

（3）橇裝化生產設施和模塊化站場有利于實現標準化設計、規模化采購和工廠化預制。

5.結束語

總而言之，為了能夠使經濟利用效率得到有效提升，吉林油田大力推廣集約化建井開發模式，不斷創新與完善這一模式在油田開發中的運用，通過不斷改變傳統的油田開采方式與工藝設計理念，在集約化建井；油井產液常溫輸送；一體化氣液緩沖分離加熱增壓裝置；模塊化接轉站等多個方面進行設計與研究，并在不斷實踐的過程中取得了較好的成績，這一研究的發展，不僅讓油田開采技術得到進一步發展，也讓開采工作成本得到控制，在很大程度上提升了吉林油田的經濟效益。