趙平起，李東平，唐世忠，滕國權(quán)

( 中國石油大港油田公司）

1 大港油田發(fā)展面臨的困難與探索

大港油田地處京津冀腹地，主體位于經(jīng)濟高速發(fā)展的天津市濱海新區(qū)和河北省渤海新區(qū)，區(qū)域內(nèi)自然保護區(qū)、生態(tài)農(nóng)業(yè)保護區(qū)眾多，生態(tài)環(huán)境敏感，隨著新環(huán)保法及地方環(huán)境保護法規(guī)的實施和民眾環(huán)保意識的增強，油田開發(fā)建設(shè)面臨的環(huán)保要求日趨嚴格。大港油田需要探索新的產(chǎn)能建設(shè)和開發(fā)管理模式，高效利用土地資源，降低征地、用地成本，實現(xiàn)與周邊環(huán)境和諧共生，以順應(yīng)濱海新區(qū)、渤海新區(qū)區(qū)位發(fā)展和環(huán)保要求。

1.1 生產(chǎn)經(jīng)營壓力與亟待解決的問題

作為中國石油集團東部地區(qū)唯一一家上產(chǎn)油田，大港油田全員勞動生產(chǎn)率、人工成本、百萬噸油氣當量用工總量等經(jīng)營指標在集團成員企業(yè)中排名靠后。隨著內(nèi)外部環(huán)境不確定性因素的不斷增多，油田上產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、投資和生產(chǎn)經(jīng)營均面臨著前所未有的困難。

大港油田屬于典型的復(fù)雜斷塊油藏，主戰(zhàn)場黃驊坳陷的地質(zhì)情況極為復(fù)雜，發(fā)育多套含油層系，油層埋深700～4300米。經(jīng)過50多年的開發(fā)，油田整體已經(jīng)進入“雙高”（綜合含水高達90.3%、可采儲量采出程度高達75.4%）開發(fā)階段，套損井占比高，單井產(chǎn)量低，開采成本高，產(chǎn)能建設(shè)成本年均增幅5%以上。7000余口生產(chǎn)井零散分布在油區(qū)各處，油氣生產(chǎn)管道長達5200余千米，地面工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)鏈條長，管理半徑和管控難度大，綜合成本高。

當前，大港油田生產(chǎn)發(fā)展亟待解決如下主要問題。一是傳統(tǒng)的零散布井、單井產(chǎn)能建設(shè)模式不能適應(yīng)所在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)保要求。二是大港油田地下資源接替差，已進入高含水開發(fā)后期，單井產(chǎn)量逐步下降，開發(fā)成本逐步上升，油藏經(jīng)營管理困難。三是受泥巖水化、出砂、腐蝕、地應(yīng)力等因素影響，老油田套損套變加劇，基礎(chǔ)井網(wǎng)受損。四是地層非均質(zhì)嚴重，長期注水開發(fā)，區(qū)塊注采關(guān)系不對應(yīng)，注采井網(wǎng)不完善，開發(fā)效果差。五是復(fù)雜斷塊油藏長井段籠統(tǒng)注水開發(fā)（絕大部分為一套層系開發(fā)）層間矛盾突出，采收率低，開發(fā)效果差。

1.2 井叢場建設(shè)與管理創(chuàng)新

近年來，為解決產(chǎn)能建設(shè)用地等問題，國內(nèi)部分油氣田特別是勝利油田和遼河油田的部分區(qū)塊，逐步放棄傳統(tǒng)的打井布井方式，建立以“集約化布井、工廠化鉆井”或者“平臺式鉆井、工廠化壓裂”為核心的井工廠作業(yè)模式，這種模式在產(chǎn)能建設(shè)用地集約化方面取得了積極效果。

大港油田打破以產(chǎn)量為中心的思維定式，積極轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，借鑒已有經(jīng)驗，結(jié)合自身地質(zhì)、環(huán)保等內(nèi)外部經(jīng)營環(huán)境的相對特殊性，建立科技、質(zhì)量、環(huán)保、效益的協(xié)同管理機制；開展科技攻關(guān)和管理創(chuàng)新探索，攻克符合環(huán)保要求且能大幅降低開發(fā)成本的工藝技術(shù)和管理手段。

大港油田老油區(qū)實施調(diào)整井，開展二次開發(fā)、三次采油、注水專項治理，但與降低綜合成本和實現(xiàn)環(huán)保目標的要求相比還有差距。通過進一步科技攻關(guān)實施產(chǎn)能井整體設(shè)計、施工和管理，完善注采井網(wǎng)、提高注采對應(yīng)率，實現(xiàn)了多層系立體式開發(fā)，減少層間干擾，提高了開發(fā)效果和土地利用效率，不僅節(jié)約了資源、能源，而且在降低成本的同時實現(xiàn)了減排。

大港油田逐步放棄了以鉆井、壓裂為重點的生產(chǎn)工藝管理策略，采用新管理模式、新工藝技術(shù)和大數(shù)據(jù)智能化，制定井叢場（同一井場實施3口以上（含）叢式井，尤其是20口以上（含）大型井叢場）的布局設(shè)計規(guī)范標準，初步形成了井叢場建設(shè)管理概念和模式。井叢場可以充分利用有限的地面條件，降低綜合成本，最大限度地實現(xiàn)綠色發(fā)展。

在此基礎(chǔ)上，大港油田集中經(jīng)營管理和生產(chǎn)工藝方面力量，形成大港油田井叢場建設(shè)管理的可量化、模型化、標準化和程序化成果。不但實現(xiàn)了企業(yè)低成本、高質(zhì)量發(fā)展的目標。而且使其具備了大規(guī)模、深層次、可復(fù)制推廣的價值和意義。

2 大港油田井叢場建設(shè)管理模式

大港油田的井叢場建設(shè)管理借助了大數(shù)據(jù)、云計算等智能化信息技術(shù)，按照環(huán)境友好型綠色經(jīng)濟發(fā)展理念，以降低成本、提高效率、提高油氣采收率為目的，集地質(zhì)、工程、鉆采、IT等技術(shù)和經(jīng)濟評價、管理等手段于一體，發(fā)揮職能協(xié)同效應(yīng)，對油氣井實施全生命周期和全方位的管控。

2.1 建立健全井叢場建設(shè)管理評估系統(tǒng)

大港油田開發(fā)的井叢場項目建設(shè)評估系統(tǒng)，是一個閉環(huán)的工藝技術(shù)經(jīng)濟一體化評估系統(tǒng)，包含4個既相互獨立又環(huán)環(huán)相扣的模型（見圖1）。通過實踐中不斷健全和優(yōu)化，系統(tǒng)要素齊全、邏輯嚴謹、職責清晰，用于評估選擇最優(yōu)工藝技術(shù)與最佳資金投入的結(jié)合點，確定具體實施方案，實現(xiàn)井叢場建設(shè)管理目標和長期經(jīng)濟效益最大化。

圖1 井叢場建設(shè)管理評估系統(tǒng)

1）技術(shù)優(yōu)化模型。依托地質(zhì)工程一體化研究平臺，建立地質(zhì)模型數(shù)據(jù)庫和工藝技術(shù)數(shù)據(jù)庫。其中，地質(zhì)模型數(shù)據(jù)庫主要是對目標區(qū)地質(zhì)儲量、儲層分布、含油面積、井位部署、注采對應(yīng)等關(guān)系建立三維可視化模型；工藝技術(shù)數(shù)據(jù)庫則是對目標區(qū)塊應(yīng)用的工藝、參數(shù)、工藝適應(yīng)性、井場規(guī)格、技術(shù)要求等數(shù)據(jù)的信息集成，在三維可視化地質(zhì)模型基礎(chǔ)上，應(yīng)用不同的排列組合方式，優(yōu)選出施工難度低、工藝適應(yīng)性強、智能化程度高、后期管理易的工藝配套方案，以期達到提高開發(fā)效果、提升建設(shè)效率的目的。

2）經(jīng)濟預(yù)測模型。依據(jù)工程造價定額體系、物資采購價格標準、管控費用、工藝關(guān)聯(lián)取費系數(shù)等既定剛性參數(shù)，建立各項目取費標準化數(shù)據(jù)庫，對技術(shù)優(yōu)化模型推薦的方案，運用轉(zhuǎn)換、引用、索引等云計算及大數(shù)據(jù)分析方法，測算工程工藝投資及噸油操作費，并結(jié)合方案整體生產(chǎn)運行安排，預(yù)測財務(wù)凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率等經(jīng)濟指標，完成多套技術(shù)優(yōu)化方案的經(jīng)濟效益比選。

3）決策優(yōu)選模型。在項目運行周期內(nèi)，依據(jù)技術(shù)優(yōu)化和經(jīng)濟預(yù)測后的方案排序，堅持以經(jīng)濟效益為中心，綜合地質(zhì)潛力分析、工程可行性評價、經(jīng)濟預(yù)測等影響因素，研究確定8個決策因子（控制地質(zhì)儲量、新建產(chǎn)能、階段采收率、永久征地面積、鉆井總進尺、項目投產(chǎn)周期、財務(wù)凈現(xiàn)值、噸油操作費），綜合考慮地上地下實際情況，為各決策因子賦值并給予權(quán)重評分，根據(jù)方案的綜合評分制作雷達圖。在對多套方案進行優(yōu)選時，雷達圖面積最大者為最優(yōu)方案（見圖2），同時形成優(yōu)選方案對比表作為參考（見表1）。

4）實施評價模型。對項目前期的運行、組織管理、投資及財務(wù)成本效益、項目影響和可持續(xù)發(fā)展能力等進行綜合評價，總結(jié)地質(zhì)油藏、工程工藝技術(shù)成果，確定項目未來的技術(shù)優(yōu)化方向，尋求提質(zhì)增效空間，積累工藝技術(shù)和管理經(jīng)驗。

圖2 雷達圖示例（根據(jù)權(quán)重得出）

表1 井叢場建設(shè)項目決策優(yōu)選方案對比

2.2 井叢場建設(shè)管理的工藝技術(shù)突破

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)建設(shè)模式下，油水井分散、輔助動能系統(tǒng)各自獨立，建設(shè)用地利用效率低、生態(tài)破壞大、綜合成本高，甚至出現(xiàn)在建工程項目需要推倒重來的情況，浪費比較嚴重。井叢場建設(shè)管理在工藝技術(shù)上實現(xiàn)融合和革新突破，解決了上述問題，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

1）一體化與云集成平臺。大港油田在地質(zhì)與工程一體化設(shè)計的基礎(chǔ)上，摸索出方案部署、井位論證、軌跡設(shè)計、井場布置、工程設(shè)計、動能配套、智能監(jiān)測與調(diào)控和批量實施一體化，將油藏工程、鉆井工程、采油工程、地面工程、效益評價的方案設(shè)計整合在云集成平臺上同步論證、設(shè)計和統(tǒng)籌安排，不同職能部門相互支撐、數(shù)據(jù)互通、成果共享，提高了工作效率和決策的科學性。

一體化與云集成平臺促進了工藝技術(shù)的協(xié)同和升級。首先，結(jié)合油藏地質(zhì)情況，在工程作業(yè)層面實現(xiàn)了同一井場多井同時工廠化作業(yè)。其次，高頻次、多維度、細粒度地實時在線采集油氣水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，例如井口含水率、液量等，實現(xiàn)了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的“自主感知”。第三，應(yīng)用云計算技術(shù)，建立了設(shè)備健康診斷系統(tǒng)、故障預(yù)警模型。以上措施改變了檢測數(shù)據(jù)不連續(xù)、信息采集不全面、人工分揀不準確、分散巡井成本高效率低、控制系統(tǒng)未有效連接、智能化程度低等弊端和不足，實現(xiàn)了全維度工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)自主判斷和全天候數(shù)據(jù)智能采集、分配以及多井協(xié)同控制的井叢場管理，實現(xiàn)了實時在線全視域智能監(jiān)控和預(yù)警。

2）工藝技術(shù)協(xié)同提升，實現(xiàn)環(huán)境友好型發(fā)展。實現(xiàn)綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展是井叢場建設(shè)管理的出發(fā)點之一。大港油田井叢場建設(shè)管理通過技術(shù)革新和協(xié)同作業(yè)，實現(xiàn)了減少碳排放和揚塵、降低能耗和噪聲、廢料（液）零排放的綠色環(huán)保發(fā)展目標。

根據(jù)井場布置、動能配套、鉆采工程、地面工程等一體化設(shè)計，井叢場四周垂直安裝雙玻雙面光伏板，利用太陽能發(fā)電，實現(xiàn)供電、圍擋兩用。井叢場現(xiàn)場應(yīng)用網(wǎng)電代替柴油提供鉆井、修井等作業(yè)施工動力，大幅減少溫室氣體排放，并把工作噪聲降低到56.9分貝以下。改造鉆井液循環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)鉆井液廢液不落地處理，處理后的達標泥餅鋪墊井場，處理后的分離水則回注到地下。制作修井井口廢液收集裝置、箱式作業(yè)平臺，使油管、抽油桿上的液體與土地零接觸。井場生產(chǎn)區(qū)域選擇鋪設(shè)碎石或山皮石、灰土硬化、素土壓實等防塵措施；在非生產(chǎn)區(qū)域，栽種易存活、易維護的綠色植物，既綠化美化了區(qū)域環(huán)境，又減少了揚塵。應(yīng)用自主研發(fā)的電動潛油螺桿泵替代抽油機有桿泵節(jié)約電力消耗。采用多井常溫輸送和井場就地回注工藝，大幅降低地面管網(wǎng)規(guī)模和運行成本，降低了地面系統(tǒng)總能耗。通過共用直流母線供配電技術(shù)，實現(xiàn)反發(fā)電能的利用和用電設(shè)備的錯峰供電，比常規(guī)變頻技術(shù)節(jié)能5%以上。

2.3 “四全”管理保障井叢場建設(shè)

井叢場建設(shè)管理具有多學科互動、多工種交叉、涉及面廣點多、管理職能分散等特點。為了確保各項工作扎實有效推進，及時有效協(xié)調(diào)解決井叢場建設(shè)運行中存在的問題，相關(guān)的組織保障至關(guān)重要，大港油田在實踐中創(chuàng)建了“四全”管理模式（見圖3）。

所謂“四全”管理模式，是在已有專業(yè)化職能和職責分工不變的前提下，把若干個相對獨立、分散的單位和人員，組建成多部門、多專業(yè)、多學科的項目團隊，形成網(wǎng)式連接、多向溝通的組織管理架構(gòu)，同時分層級明確主導(dǎo)部門和協(xié)同部門，實現(xiàn)跨部門、跨專業(yè)的信息共享和及時透明的決策管理，提升了管理效率?！八娜惫芾砟Ｊ郊缺４媪藯l塊管理的“邊界”，又彌補了條塊管理形成的“黑洞”，把工作放在隔著“玻璃門”的同一平臺上，對井叢場建設(shè)管理起到了促進和保障作用。

3 井叢場建設(shè)管理模式的實踐效果與展望

大港油田的井叢場建設(shè)管理創(chuàng)新實踐，被證明是油田開發(fā)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，也是油田實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級、高質(zhì)量發(fā)展的成功之路，其標準化的管理經(jīng)驗和建設(shè)成果對渤海灣盆地油氣田乃至全國老油田的綠色產(chǎn)能建設(shè)具有重要的借鑒和示范意義，并具有進一步深入開展綜合研究的價值。

3.1 實踐效果顯著

圖3 井叢場建設(shè)管理的“四全”管理模式

2016年以來，大港油田的井叢場建設(shè)管理創(chuàng)新在實踐中日益完善，取得了一系列成果，效果超出預(yù)期。一是緩解了產(chǎn)能建設(shè)用地困難的局面。截至2020年5月份，大港油田共建設(shè)井叢場243個（新建產(chǎn)能280萬噸），井叢場鉆井數(shù)占同期產(chǎn)能井總數(shù)近70%，產(chǎn)能達標率100%，井場土地征用減少70.8%（9956畝），地面工藝管道建設(shè)減少88.5%（182.9千米）。二是初步實現(xiàn)了綠色循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展。碳排放量減少20.2%（8757噸），鉆井液用量減少25.3%（17580立方米），100%廢液零排放，地面系統(tǒng)能耗降低7.9%。三是提升了生產(chǎn)效率，增強了發(fā)展后勁。建設(shè)投產(chǎn)周期縮短12.3%（3.6日/井），智能物聯(lián)管理人均管井數(shù)提高1.4倍，減少用工需求39.5%。四是降低了成本，提高了效益。累計控減建設(shè)費用6.19億元，占同期產(chǎn)能投資的8.8%；控減操作成本5697萬元/年，降幅達到12.2%。

3.2 新問題與對策

井叢場建設(shè)管理作為創(chuàng)新項目在探索中不斷前進，隨著井叢場建設(shè)管理的深化和推廣，出現(xiàn)了一些新問題。一是人才的引進和培養(yǎng)。地質(zhì)、工程、管理等工藝技術(shù)一體化以及云集成智能化等都對現(xiàn)有人力資源配置提出了更高的要求，有一技之長同時又有綜合知識技能的人才出現(xiàn)了短缺。大港油田借助當前石油高校交叉學科建設(shè)機遇，采取“引進來上崗”和“送出去培訓”的辦法，加大復(fù)合型人才增量，盤活原有人才存量。二是生產(chǎn)調(diào)度難度加大。由于整體作業(yè)平面空間變小，對井叢場的建設(shè)、檢修、維修等作業(yè)調(diào)度提出了精細化管理要求，作業(yè)調(diào)度需要利用科技手段和先進的管理方法，編制更加精細的設(shè)備、人員進場、離場甘特圖，嚴格時間管理和HSE管理。

3.3 研究應(yīng)用展望

隨著老油田開發(fā)難度不斷加大和新科技新工藝的更迭，以及國際油價的波動和內(nèi)部環(huán)境的不斷變化，大港油田的井叢場建設(shè)永遠在路上，井叢場建設(shè)管理下一步研究方向和應(yīng)用的重點內(nèi)容主要包括以下幾個方面。一是結(jié)合5G和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進一步加強井叢場智能化建設(shè)，逐步提升整個生產(chǎn)過程的自動化、智能化水平。二是結(jié)合鉆采技術(shù)的升級換代，在技術(shù)優(yōu)化方面實現(xiàn)常態(tài)化，加快實現(xiàn)油井裝置的自動優(yōu)化和智能診斷、健康預(yù)警與智能管理。三是結(jié)合實施評價結(jié)果，開展井叢場建設(shè)管理“流程再造”，不斷提升過程管理水平，實現(xiàn)效益持續(xù)穩(wěn)定增長。四是繼續(xù)提煉總結(jié)經(jīng)驗和改進不足，逐步實現(xiàn)井叢場建設(shè)管理的系統(tǒng)化、程序化、標準化，為其規(guī)模推廣夯實基礎(chǔ)。