复杂断块老油田地面工程标准化设计与应用

大港油田采油工艺研究院

复杂断块老油田地面工程标准化设计与应用

周 松 夏敏敏 于 刚 李 鹏

大港油田采油工艺研究院

大港油田通过实行标准化设计，建立了适应不同油藏类型的标准化的地面建设模式，完成了地面工艺主要工艺环节的定型图，建立了标准化设计管理平台，研发推广了一大批一体化集成装置，从根本上转变了地面系统建设模式。经过多年努力，基本完成了油田地面工程系统优化简化，应用各类一体化集成装置50多套，采用定型图等设计文件，设计工期缩短30%，建设工期缩短15%，地面工程投资及成本降低3%。

大港油田；地面工程；标准化设计；管理平台；一体化集成装置

大港油田属于典型复杂断块油田，虽然油田面积不大，但是油藏类型多、原油物性差异大。地面系统经过近50年的发展，形成了适应多种油藏类型的油气集输、原油脱水、污水处理以及供注水等地面工艺。随着油田进入高含水期，油井的产液性质发生了较大改变，而油田依然沿用开发初期的集输工艺，已不能适应高含水开发期生产的需要。

大港油田在攻克油井软件计量、单管常温输送等关键技术的基础上，以标准化设计为手段，不断优化、完善港西模式，确立了不同类型油藏地面建设标准，有效指导了老系统改造及产能建设。

1 标准化设计主要做法

在开展优化简化的过程中，按照标准化设计、模块化建设、信息化管理、市场化运作的原则，结合统一工艺流程、统一平面布局、统一设备选型、统一模块划分、统一建设内容、统一配套标准的要求，大港油田开展了地面工程标准化设计。

1.1 定型地面工艺标准化模式

根据原油物性、地面情况等因素，将大港油田划分为常规油田、稠油油田、凝析油田、滩海油田等不同类型。根据不同类型的特点，在港西模式的基础上，通过不断优化、完善，建立并定型了地面工艺标准化模式。

1.1.1 油气集输工艺

油井计量采用软件计量，取消计量站；油井集油管道就近与原计量站外输管道T接，采用T接、串接、树状、环状等流程简化集油工艺；根据产液量、含水、原油物性等参数，采取高产液井带低产液井、缩短管道距离等措施实现单管常温输送。常规油田和凝析油田采用单管常温输送；稠油油田优化掺水工艺参数，采取夏天停掺、冬季根据实际情况掺水的生产方式，在稠油油田偏远区块，推广橇装分离切水装置，实现区域性就地切水、就地回掺。

1.1.2 原油脱水工艺

随着油井产液含水上升，脱水工艺采用一段脱除游离水、二段脱除乳化水的工艺。一段脱水工艺主要采用游离水脱除器或三相分离器，二段脱水工艺主要采用热化学脱水器或沉降罐。在部分原油物性较好的油田采用一段高效三相分离器脱水工艺。

1.1.3 污水处理工艺

根据注入层渗透率的不同，采用不同的污水处理工艺。对于中高渗透层注水，采用除油罐（或浮选机、压力除油器、旋流器）配套核桃壳过滤器（或石英砂过滤罐、双滤料过滤器）的工艺；对于低渗透层注水，在以上工艺的基础上增加一级改性纤维球精细处理工艺；逐步推广除油罐+一体化污水处理装置的二级处理工艺。

1.1.4 供注水工艺

供注水工艺取消了注水站储水罐和给水泵。污水处理站与注水站在同一站场内，采取滤后水罐直接给注水泵的供水工艺；污水处理站与注水站不在同一站场时，采取供水泵到注水泵的输送工艺。

注水工艺采用树状工艺流程，单井注水管道直接T接在注水干线上。注水井计量控制采用注水井远程调控系统。

1.2 标准化定型图设计

标准化定型图设计是指针对油气田地面工程建设中同类型的工艺、站场、装置和设施，设计出技术先进、通用性强、可重复使用的系列化设计文件，实现地面工程建设内容、建设标准和建设形式的协调和统一[1]。定型图是将成熟的、复用性及通用性强的设计成果以图纸的形式进行固化[2]。

大港油田按照先易后难的顺序，依次开展了油水井井场、中型站场及大型站场工艺单元的标准化设计，完成了覆盖地面系统各个环节的定型图和典型图。

井场标准化设计按照举升工艺的不同，分别完成了抽油机井、电泵井、自喷井、螺杆泵井等井场平面布置定型图和井口工艺定型图。针对稠油油田油井掺水、凝析油气田套管气回收的特点，分别完成了带掺水功能和套管气回收功能的井口工艺定型图，适应了不同类型油田开发的需要。根据大港油田注水系统压力等级，建立了16、25和35MPa三个等级的注水井井口工艺安装定型图。

中型站场主要包括接转站和注水站，通过优化站场功能，建立了站场平面布置典型图。针对接转站内的主要工艺单元，按照分输和混输的功能，建立了离心泵和混输泵安装典型图。结合大港油田实际情况，针对注水站内的主要注水增压单元，建立了柱塞泵安装典型图。

大型站场主要包括油气处理站和污水处理站，首先进行站内工艺单元划分，主要分为原油脱水单元、污水沉降单元、原油储存单元、消防系统单元等功能单元，建立了平面布局典型图，按照不同的处理规模，完成了不同规模的脱水沉降罐、污水除油罐、固定顶储罐、浮顶罐以及消防水罐定型图。

1.3 建立标准化设计管理平台

随着标准化设计的不断深入和推进，积累的标准化设计图纸越来越多，给查询和管理带来不便。一方面容易导致重要数据的丢失，另一方面也易导致工作中重复设计，效率低下。此外，由于没有建立地面工艺标准图库，开展地面设计时许多重要组件都要重新绘制，造成大量时间和精力的浪费。

为解决上述问题，研究开发了标准化设计管理平台，可以将地面工程的图纸、电子文档、电子图档等重要资源进行存储、归档、共享、查询、设计成图和管理，实现资源的共享。

标准化设计管理平台采用C/S模式开发。由于涉及多用户操作，因此图库使用SQLSERVER数据库来建设。数据库采用分布式应用结构，对数据的操作通过存储过程进行，所有数据查询是在服务器端执行，并将有效数据返回客户端，可以有效降低网络流量，提高管理平台的整体性能。标准化设计管理平台采用电子仓库对图纸和文档进行集中管理，并提供数据加密等功能。

根据《石油天然气工程制图标准图库（SY/T0003— 2012）》，建立了地面工艺制图标准图库，包括近600个标准图件，涵盖了立式容器、加热炉、离心泵等地面工程主要工艺单元。同时完成对AutoCAD的二次开发，实现ObjectARX与AutoCAD的无缝集成，可以实现自制标准图的命令方式插入、图件上传与管理。最后将大港油田完成的定型图和典型图等设计文件上传至该平台，实现了各单位之间的共享。在该平台上进行地面工程设计，可以实现一站式制图，标准化设计，从而大幅提高设计效率。

1.4 研发应用一体化集成装置

一体化集成装置是标准化设计内涵更高层次的体现及深化[3]。通过将机械、电子、自控、信息等技术高度集成，并根据功能目标对各功能单元进行合理配置与布局，自成系统[4]。

作为一个开发了近50年的老油田，大港油田有近80%的站场存在工艺落后、设备腐蚀等问题，如果按照常规改造模式，需要拆除老系统，建设新系统，存在工程投资大、建设周期长的问题。大港油田针对自身油藏类型复杂、区块分散、地处敏感区的特点，采取独立研发或直接引进的方式，研发推广了涵盖油气集输、掺水以及污水处理等多个专业的一体化集成装置。

1.4.1 油气集输一体化集成装置

油气集输一体化集成装置的基本功能是油气水分离（或气液分离）和外输增压，可以替代常规中小型站场，有利于缩短工艺流程，减少占地面积，实现无人值守。通过模块化设计、工厂化预制和现场化组装，可以提高施工速度。

基本型油气集输一体化集成装置由三相分离器（分离缓冲罐）、外输泵和橇块组成，并配套相应的仪表及自控系统。根据一体化集成装置应用区块油藏类型的差异，在基本功能的基础上可以增加附加功能。如针对稠油油田需要掺水开发的区块，可以增加掺水功能，形成具有油气水分离、自动化控制、掺水增压、掺水加热和外输增压等多功能合一的一体化集成装置。目前大港油田已经成功研发并应用了适应于常规油田的油气分输（混输）一体化集成装置、适应于稠油油田的油气分输（混输）掺水加热增压一体化集成装置以及适应于凝析油田的井口集气一体化集成装置，均达到了预期效果。同时针对不同油藏类型对一体化集成装置的功能需求，完成了不同功能、不同规模的油气集输一体化集成装置定型图设计，形成了一系列的设计文件，包括关键设备结构图、工艺安装定型图、橇块安装图、自控流程图以及装置概算等。

1.4.2 掺水一体化集成装置

针对南部油田掺水规模大、污水往返输送能耗大的问题，在高含水、产液温度高的区块研发了掺水一体化集成装置。该装置由分离器、离心泵、变频系统及附属设施构成，油井产液经现场油气水分离后，经离心泵增压、计量后直接输送至附近需要掺水的低含水油井，从而实现高含水油井带低含水油井的目的[5]。

1.4.3 污水处理一体化集成装置

针对不同油藏采出水水质、注水水质的指标要求，在污水处理站改造中，大港油田应用了多种污水处理一体化装置，按照处理原理分为除油过滤杀菌一体化集成装置、新型高效节能过滤一体化集成装置和涡凹气浮高效流砂一体化集成装置三种类型，满足了差异化的污水处理要求。

以除油过滤杀菌一体化装置为例，该装置将过滤和极化两级滤罐合为一级滤罐，一种滤料变为多种滤料，简化了污水处理流程。通过采用向心气浮除油技术，气体浮力将油上浮至罐顶，从顶部收油口由气体将油带出，从而去除浮油和90%以上的分散油。过滤部分采用粗、细，经反向三级一体过滤技术，可以去除80%以上的颗粒和乳化油，确保达到出水水质要求。

2 标准化设计实施效果

大港油田以港西模式为起点，以港中油田示范工程和埕海二区示范工程为标准，陆续开展了不同类型油气田的优化简化工作，目前已经基本完成了所属油田地面系统优化简化工程。通过在优化简化中贯彻标准化设计，创立了新型地面建设模式，地面工艺系统呈现出工艺简单、流程短、工程投资低、运行成本低和系统效率高的特点，有效缓解了地面工程建设投资压力，地面工程的适应性、安全性得到大幅提升，取得了良好的经济效益和社会效益，主要表现在以下几个方面：

（1）通过在老系统改造和产能建设中推行标准化工艺模式，撤销了全部计量站和配水间，取消掺水管道等各类管道约3000km，大幅缩减了地面系统规模。在每年的产能建设中，没有建设一座计量站，管线采用T接和串接连接，减少了管道建设量，整体上缩短了产能建设周期。

（2）通过在地面工程建设中推广标准化设计，采用定型图等设计文件，设计工期缩短30%，建设工期缩短15%，地面工程投资及成本降低3%。

（3）推广应用各类一体化集成装置50多套，减少设备用地约36000m2亩，减少岗位设置32个，减少劳动定员192人，直接降低建设投资约2 100万元。

3 认识与建议

开展地面系统标准化设计是解决地面建设标准不统一、工程投资大、地面建设粗放的有效手段，是提高油田整体开发效益的重要措施。特别是对于一个开发50多年的老油田，地面系统标准化设计是缓解投资压力，提高地面系统效率的必由之路。大港油田通过实行标准化设计，建立了适应不同油藏类型的标准化的地面建设模式，完成了地面工艺主要环节的定型图，建立了标准化设计管理平台，研发推广了一大批一体化集成装置，从根本上转变了地面系统建设模式。地面系统呈现出工艺简单、技术先进、智能管理的特点。为了提高标准化设计水平，建议重点开展以下几个方面的研究：

（1）开展地面工艺关键技术研究。已经定型的工艺模式不是一成不变的，主要受具体技术的制约，特别是关键技术的影响。例如高气液比油井在线计量技术、低产油井在线计量技术、原油低温脱水技术、老化油处理技术等。

（2）开展高效设备研究。任何工艺技术都需要通过具体的生产设备来实现，高效设备可以提高处理效率和质量。特别是一体化集成装置，高效设备是实现装置小型化、橇装化的关键。建议开展高效三相分离器、高效离心泵、高效注水泵、高效加热炉等设备的研发或引进。

（3）开展注聚地面配套工艺研究。大港油田已经在多个区块开展注聚合物开采，而相应的地面配套工艺还处于空白阶段。建议开展注聚井口工艺、含聚原油高效脱水技术、含聚污水处理技术研究。

[1]霍夙彦，邹晓燕．大港油田地面工程标准化设计[J]．油气田地面工程，2011，30（9）：36-37.

[2]王天祥，朱力挥．塔里木油田标准化设计的组织与实施[J]．石油规划设计，2013，24（1）：12-15.

[3]李庆，李秋忙．油气田一体化集成装置的进展及认识[J]．油气田地面工程，2012，31（10）：91-91.

[4]夏政，罗斌．长庆油田一体化集成装置的研发与应用[J]．石油规划设计，2013，24（3）：19-21.

[5]刘碧峰，王晶亚．应用橇装分离切水装置缩减掺水规模[J]．石油规划设计，2012，23（4）：22-26.

（栏目主持李艳秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.003