大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所

隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷推進(jìn)，某采油廠近年來(lái)新開(kāi)發(fā)油田逐漸出現(xiàn)儲(chǔ)層豐度低、地層滲透率低、油品性質(zhì)差、地面基建條件差等特點(diǎn)，造成部分低產(chǎn)油田難以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)[1]?！笆濉币詠?lái)，按照兼顧地上地下、滿足生產(chǎn)需要、建設(shè)投資最省、運(yùn)行費(fèi)用最低的原則，堅(jiān)持以經(jīng)濟(jì)效益為中心，推進(jìn)觀念創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新，圍繞降低建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用的總體目標(biāo)，實(shí)施新區(qū)產(chǎn)能地面建設(shè)整體優(yōu)化簡(jiǎn)化。

1 開(kāi)發(fā)建設(shè)特點(diǎn)

2020 年，某采油廠將對(duì)葡萄花油層落實(shí)儲(chǔ)量全部動(dòng)用，至2020 年底葡萄花油層剩余潛力僅剩余已開(kāi)發(fā)區(qū)塊擴(kuò)邊71口井，“十四五”期間扶余致密油層區(qū)塊占開(kāi)發(fā)主導(dǎo)地位。新建產(chǎn)能存在以下特點(diǎn)：

（1）開(kāi)發(fā)對(duì)象差，主要表現(xiàn)為“三低一深”。油層滲透率低：扶余油層未開(kāi)發(fā)儲(chǔ)量滲透率主要在0.5×10-3～1.5×10-3μm2，地層對(duì)注水水質(zhì)要求高，需要采用“5.1.1”（含油質(zhì)量濃度≤5 mg/L、含懸浮物質(zhì)量濃度≤1 mg/L、懸浮物粒徑中值≤1 μm）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，地面處理工藝復(fù)雜。新區(qū)儲(chǔ)量豐度低：葡萄花油層儲(chǔ)量為20.7×104t/km2，扶余油層儲(chǔ)量為30.6×104t/km2。單井產(chǎn)量低：?jiǎn)尉骄a(chǎn)量低于2.3 t/d，至“十四五”末期，全廠產(chǎn)油量將由199×104t/d 遞減到117.7×104t/d，降低41%。油層深度深：井深多為2 000 m以上。

（2）原油物性差，主要表現(xiàn)為“三高一低”。扶余油層原油黏度高于40 mPa·s，凝固點(diǎn)高于34 ℃，含蠟量高于24%，氣油比低于20 m3/t。

（3）建設(shè)環(huán)境差。產(chǎn)能建設(shè)區(qū)塊多處于林地、耕地、魚(yú)池、稻田地、泄洪區(qū)等地帶，地類復(fù)雜，征地費(fèi)用高，建設(shè)難度大。泄洪區(qū)內(nèi)產(chǎn)能需要按照防洪標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，安全環(huán)保要求高，增大了建設(shè)難度，增加了工程建設(shè)投資。

（4）地面依托條件差。產(chǎn)能建設(shè)區(qū)塊分布偏遠(yuǎn)、零散，遠(yuǎn)離已建地面系統(tǒng)，依托條件差，集輸半徑大，地面建設(shè)難度大。采油廠經(jīng)過(guò)不斷探索和實(shí)踐，總結(jié)葡萄花油層建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，從優(yōu)化技術(shù)和做法兩方面開(kāi)展科研攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，不斷優(yōu)化簡(jiǎn)化地面工藝。

2 優(yōu)化技術(shù)研究

根據(jù)采油廠生產(chǎn)實(shí)際需要，結(jié)合開(kāi)發(fā)特點(diǎn)和地面條件，重點(diǎn)開(kāi)展三項(xiàng)技術(shù)研究[2]：“叢”即采用叢式井布井方式，降低地面投資；“混”即采用摻水混輸技術(shù)，擴(kuò)大集油半徑，簡(jiǎn)化工藝流程；“橇”即采用橇裝數(shù)字化工藝建設(shè)偏遠(yuǎn)零散區(qū)塊，保障新區(qū)產(chǎn)能經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)?！笆濉币詠?lái)，年均節(jié)省地面建設(shè)投資6 000萬(wàn)元以上。

2.1 大井叢布井

該采油廠深化布井研究，自2004 年起開(kāi)始應(yīng)用叢式井，目前共有叢式井6 118 口，占全廠總井?dāng)?shù)55%，2010年起開(kāi)展地上地下深度一體化，合理優(yōu)化地面井位。近3年規(guī)模應(yīng)用大井叢布井，井叢平均轄井?dāng)?shù)由2010 年3.1 口增加至5.1 口，方便了生產(chǎn)管理，有效降低了地面投資及后期運(yùn)行成本。為了將布井研究向標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化推進(jìn)，重點(diǎn)開(kāi)展了三項(xiàng)技術(shù)研究。

2.1.1 井叢轄井經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

通過(guò)建立理論布井模型，確定不同水平位移下井叢理論上最大轄井?dāng)?shù)，結(jié)合大慶油田目前常用鉆機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的垂直井深及最大水平位移，確定不同鉆機(jī)實(shí)際最大轄井?dāng)?shù)。目前Z50D 鉆機(jī)最大水平位移達(dá)2 000 m，井叢最大轄井?dāng)?shù)達(dá)145口（表1）。

表1 不同型號(hào)鉆機(jī)井叢布井情況Tab.1 Well cluster arrangement of different types of drilling rigs

建立單井建設(shè)投資及10 年運(yùn)行費(fèi)用與平臺(tái)井?dāng)?shù)、水平位移關(guān)系曲線。根據(jù)理論模擬結(jié)果，考慮成本，井叢布井9～25口投資及運(yùn)行費(fèi)用最低，如果鉆井投資分別下降20%和40%，井叢最多轄井可達(dá)89 口，因?yàn)閱蝹€(gè)井叢轄井越多，投資及后期成本越低。

2.1.2 井場(chǎng)布置優(yōu)化

為滿足鉆井運(yùn)行、作業(yè)修井等生產(chǎn)需要，著重考慮生產(chǎn)安全及方便管理、減少征地面積，兼顧地面工藝優(yōu)化進(jìn)行綜合研究，當(dāng)井?dāng)?shù)大于8口時(shí)，雙排相對(duì)布井征地面積最小，巡回檢查路徑最短（表2）。

2.1.3 井叢地面工藝優(yōu)化

常規(guī)集油環(huán)轄井5口，平均單井摻水量0.5 m3/h，若大于10口井，平均單井摻水量下降至0.35 m3/h，耗氣下降30%，因此集油環(huán)轄井?dāng)?shù)越多，后期運(yùn)行成本越低（表3）。

扶余油層大規(guī)模壓裂投產(chǎn)初期產(chǎn)量高，遞減速度快，穩(wěn)定期短，采用單摻水雙回油的集輸方式[3]，系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，后期運(yùn)行成本低（表4）。

表2 不同井叢布置下征地面積對(duì)比Tab.2 Comparison of land expropriation area under different well cluster arrangement

表3 地面集輸工藝參數(shù)界限Tab.3 Boundary of surface gathering and transportation process parameters

2.2 摻水混輸技術(shù)

采油廠待開(kāi)發(fā)區(qū)塊多為偏遠(yuǎn)零散區(qū)塊，距離已建系統(tǒng)較遠(yuǎn)，周邊地面已建系統(tǒng)依托性差。若集中建站，建設(shè)投資大，經(jīng)濟(jì)有效動(dòng)用困難；若以集油閥組間投產(chǎn)，采用常規(guī)環(huán)狀摻水集油工藝建設(shè)，存在站間跨度大、集油半徑長(zhǎng)、溫降壓降大等問(wèn)題，無(wú)法滿足正常生產(chǎn)[4]。以永樂(lè)油田臺(tái)B 地區(qū)為例，探索摻水混輸數(shù)字化技術(shù)，簡(jiǎn)化工藝流程，為類似區(qū)塊的輸油工藝提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

臺(tái)B 地區(qū)總體規(guī)劃基建油水井283 口，其中油井201 口、注水井82 口，分2016 年、2018 年、2020 年三年實(shí)施。區(qū)塊分布零散，主要分布在庫(kù)里泡水庫(kù)的東南部，區(qū)域被古庫(kù)排干渠及支干渠劃分為三部分，東西寬6.1 km，南北長(zhǎng)6.5 km，區(qū)塊總含油面積36 km2。區(qū)域內(nèi)地面高程自西北向東南逐漸降低，地面標(biāo)高-1.3 m，整體地勢(shì)低洼，位于庫(kù)里泡泄洪區(qū)內(nèi)，區(qū)域中心距已建轉(zhuǎn)油站7.65 km。針對(duì)區(qū)塊特點(diǎn)，具體開(kāi)展了以下優(yōu)化簡(jiǎn)化措施：

（1）油氣混輸，區(qū)域轉(zhuǎn)油。將偏遠(yuǎn)零散區(qū)塊視為區(qū)塊擴(kuò)邊，將獨(dú)立建站轉(zhuǎn)化為集油增壓閥組間，將臺(tái)B地區(qū)的油、氣、水多相介質(zhì)混輸至已建轉(zhuǎn)油站處理，少建轉(zhuǎn)油站1 座，少建小隊(duì)點(diǎn)1 座，充分利用已建設(shè)備能力，減少新建工程量，簡(jiǎn)化工藝流程，集油半徑由常規(guī)摻水工藝的10 km 擴(kuò)大至15 km。

（2）無(wú)人值守，集中監(jiān)控。以已建轉(zhuǎn)油站為監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)臺(tái)B地區(qū)井、間、站的生產(chǎn)參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集匯總，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)施，及時(shí)進(jìn)行工況分析，提高運(yùn)行時(shí)率；優(yōu)化生產(chǎn)管理方式與組織結(jié)構(gòu)，提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；提供數(shù)據(jù)支持，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并調(diào)整運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗與科學(xué)決策。

（3）統(tǒng)籌規(guī)劃，區(qū)域排水。取消電泵井場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中原放置控制柜的井口房，改為水泥桿結(jié)合高架平臺(tái)形式安裝的井場(chǎng)控制柜；針對(duì)低洼地優(yōu)化道路設(shè)計(jì)，升級(jí)路面標(biāo)準(zhǔn)并增加護(hù)坡，管道沿路肩敷設(shè)并留有巡檢路，井排路加設(shè)涵洞；井排路旁建設(shè)集水渠道，將區(qū)塊積水引入已建排澇站南側(cè)，利用排澇站將積水提升后排除。針對(duì)區(qū)域地勢(shì)特點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免淹地、阻水糾紛，方便生產(chǎn)管理，遭遇20年一遇的洪水時(shí)也能滿足油田排水標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)推行摻水混輸數(shù)字化技術(shù)，與新建站相比，臺(tái)B地區(qū)節(jié)省建設(shè)投資988萬(wàn)元，年節(jié)省運(yùn)行成本120萬(wàn)元，減少勞動(dòng)用工36人（表5）。

2.3 橇裝一體化

針對(duì)肇州油田州C區(qū)塊距離已建系統(tǒng)較遠(yuǎn)，周邊無(wú)已建系統(tǒng)依托的注水井，采用橇裝一體化集成裝置，減少新建工程量，結(jié)合數(shù)字化工藝實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，為類似區(qū)塊的供注水工藝提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)[5]。

州C區(qū)塊新建肇3-8配水間1座，管轄注水井6口，距離最近的1 號(hào)注水站12 km，已超過(guò)2 km 的經(jīng)濟(jì)注水半徑，若依托1 號(hào)注水站，注水干線較長(zhǎng)，管道壓力損失較大，長(zhǎng)距離輸送易造成水質(zhì)二次污染。為降低建設(shè)投資，按照就近建設(shè)供注水工藝思路，編制了就近建設(shè)供注水站場(chǎng)和就近建設(shè)供注水一體化裝置2套方案并開(kāi)展對(duì)比研究。通過(guò)對(duì)比，新建集成度高、自動(dòng)化程度高的橇裝一體化裝置，將兩級(jí)過(guò)濾→凈化水儲(chǔ)罐→注水泵這三個(gè)工藝階段合并成一體化集成裝置[6]，避免了工藝設(shè)備分散建設(shè)，少建注水站1座，建設(shè)周期短，降低了建設(shè)投資，且易于搬遷，能更好地適應(yīng)后期開(kāi)發(fā)變化。

表4 三種集輸工藝經(jīng)濟(jì)對(duì)比Tab.4 Economic comparison of three gathering and transportation processes

表5 不同建設(shè)方案對(duì)比Tab.5 Comparison of different construction schemes

與新建站方案相比，橇裝建設(shè)方案節(jié)省建設(shè)投資421萬(wàn)元，年節(jié)省運(yùn)行成本67萬(wàn)元，減少勞動(dòng)用工6人（表6）。

表6 不同建設(shè)方案投資對(duì)比Tab.6 Comparison of investment in different construction schemes

3 致密油區(qū)塊地面建設(shè)優(yōu)化簡(jiǎn)化

永樂(lè)油田源D區(qū)塊扶余油層產(chǎn)能建設(shè)工程規(guī)劃基建油井52口，建成產(chǎn)能6.29×104t，單井產(chǎn)量遞減率25%。區(qū)塊中心距離2號(hào)轉(zhuǎn)油站15.2 km，集油半徑近20 km，區(qū)塊中部為安肇新河，東臨大廣高速。開(kāi)展經(jīng)濟(jì)預(yù)評(píng)價(jià)的結(jié)果表明，內(nèi)部收益率僅為-0.5%，低于6%的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有遞減快、依托差、建設(shè)難度大、效益差的典型致密油區(qū)塊特點(diǎn)。因此以源D示范區(qū)為例開(kāi)展優(yōu)化簡(jiǎn)化工作，總投資下降了1.4億元，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部收益率6%的效益建產(chǎn)目標(biāo)，為致密油經(jīng)濟(jì)有效動(dòng)用提供了可借鑒的思路。

3.1 地面建設(shè)模式

針對(duì)源D區(qū)塊一體化方案評(píng)價(jià)結(jié)果，編制了三套地面建設(shè)模式方案，論證其經(jīng)濟(jì)可行性。方案一是站外采取環(huán)狀摻水工藝，油氣混輸至2號(hào)轉(zhuǎn)油站處理；方案二是站外采取電熱集油工藝，油氣混輸至2號(hào)轉(zhuǎn)油站處理；方案三是站外采取環(huán)狀摻水工藝[7]，就近搭接至頭臺(tái)油田源D轉(zhuǎn)油站。

為實(shí)現(xiàn)偏遠(yuǎn)低品位儲(chǔ)量經(jīng)濟(jì)有效動(dòng)用，地面系統(tǒng)打破廠界限制，采取就近搭接頭臺(tái)油田已建系統(tǒng)的方式建設(shè)源D區(qū)塊，與輸至2號(hào)轉(zhuǎn)油站相比，節(jié)省建設(shè)投資近2 000萬(wàn)元。

3.2 壓裂返排液?jiǎn)为?dú)處理

致密油開(kāi)發(fā)需采取大規(guī)模壓裂措施，前期壓裂返排液量大，每天在200 t 左右。由于壓裂返排液組成十分復(fù)雜，具有高穩(wěn)定性、高黏度、懸浮物含量高等特點(diǎn)，這些化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入聯(lián)合站影響脫水效果，因此在站外新建壓裂返排液處理工藝。

新建廢壓裂液回收池，將壓裂返排液拉運(yùn)至新建的回收池中進(jìn)行沉降，新建氧化—?dú)飧　炷^(guò)濾為主的處理工藝，處理后污水達(dá)到“20.20”標(biāo)準(zhǔn)，就近輸至污水站進(jìn)一步處理。

3.3 先拉后輸集油工藝

致密油區(qū)塊采取先拉后輸集油工藝[8]。根據(jù)開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)，致密油大規(guī)模壓裂后投產(chǎn)初期液量為正常生產(chǎn)時(shí)的2～10倍，在同樣集輸半徑下，需增大1～2級(jí)管徑，每公里增加工程費(fèi)用2.5～4.5萬(wàn)元。因此結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定了先拉后輸?shù)募凸に?，初期采用多功能?chǔ)油裝置拉油的臨時(shí)生產(chǎn)流程，待液量降至預(yù)測(cè)產(chǎn)量后，再進(jìn)入地面系統(tǒng)處理，受開(kāi)發(fā)變化影響小，符合滾動(dòng)開(kāi)發(fā)需求。2019 年扶余油層產(chǎn)能項(xiàng)目中共設(shè)計(jì)拉油罐35 座，其中新建28 座，改造現(xiàn)有拉油罐7座。

3.4 鋪設(shè)管排路保鉆井

采油廠區(qū)塊地勢(shì)低洼，鉆機(jī)及壓裂車(chē)組運(yùn)行均需要墊土才能保證通行，惡劣天氣下需不停地保通墊土，嚴(yán)重影響鉆井和壓裂運(yùn)行。因此在鉆井初期，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用快速鋪筑油管管排路進(jìn)行保通的運(yùn)行方式[9]。主要有以下優(yōu)點(diǎn)：①現(xiàn)場(chǎng)保通運(yùn)行方式靈活；②可滿足鉆機(jī)和壓裂車(chē)組快速通行要求，不影響搬家周期；③廢舊油管可以重復(fù)利用。因此，針對(duì)滾動(dòng)開(kāi)發(fā)的致密油區(qū)塊，管排保通道路有更強(qiáng)的靈活性、快速性，后期生產(chǎn)運(yùn)行再修建相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)道路。

3.5 一體化產(chǎn)能運(yùn)行組織提效率

為推動(dòng)產(chǎn)能建設(shè)的提質(zhì)提速，采油廠成立以廠主要領(lǐng)導(dǎo)為組長(zhǎng)的一體化運(yùn)行領(lǐng)導(dǎo)小組，細(xì)化各單位部門(mén)的主要職責(zé)和責(zé)任人，打破各自為戰(zhàn)的局面[10]。按照超前組織、打破常規(guī)、化整為零、逐塊推進(jìn)的運(yùn)行思路，以新井產(chǎn)量為目標(biāo)，建立產(chǎn)量倒逼機(jī)制，推進(jìn)各環(huán)節(jié)的工作，保證做到環(huán)環(huán)相扣，無(wú)縫銜接。明確設(shè)計(jì)、鉆關(guān)、環(huán)評(píng)、征地、鉆井、備料、基建、壓裂、射孔九條主線及35 個(gè)重點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)時(shí)限，時(shí)間細(xì)化到旬，責(zé)任落實(shí)到人。通過(guò)一體化產(chǎn)能運(yùn)行組織，最大限度提高工作效率。

4 結(jié)論

實(shí)踐證明，“叢、混、橇”技術(shù)的應(yīng)用，既實(shí)現(xiàn)了降低建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用的目標(biāo)，又較好地滿足了油田開(kāi)發(fā)需要。

（1）井叢布井9～25 口投資及運(yùn)行費(fèi)用最低；當(dāng)井?dāng)?shù)大于8 口時(shí)，雙排相對(duì)布井征地面積最小，巡回檢查路徑最短；集油環(huán)轄井?dāng)?shù)越多，后期運(yùn)行成本越低；針對(duì)初期液量高、遞減快的井叢，采用單摻水雙回油的集輸方式，系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，后期運(yùn)行成本低；采用大井叢布井優(yōu)化評(píng)價(jià)模型，可有效降低建設(shè)投資。

（2）混輸數(shù)字化工藝，擴(kuò)大集油半徑，簡(jiǎn)化集輸系統(tǒng)站內(nèi)流程，減少勞動(dòng)用工，為邊際低產(chǎn)及環(huán)境敏感油田區(qū)塊的開(kāi)發(fā)，提供了有效的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)模式。

（3）橇裝數(shù)字化工藝，可擴(kuò)大注水半徑，減少新建工程量，縮短建設(shè)周期，可循環(huán)利用，滿足偏遠(yuǎn)零散區(qū)塊注水開(kāi)發(fā)需求。

下一步針對(duì)扶余油層致密油區(qū)塊，以降低全生命周期成本為目標(biāo)，進(jìn)一步發(fā)揮地上地下一體化運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)，深化布井研究，統(tǒng)籌規(guī)劃地面布局，實(shí)現(xiàn)低品位區(qū)塊經(jīng)濟(jì)有效動(dòng)用。