一体化集成装置在油气田地面工程优化中的应用及发展方向

李庆* 孙铁民

（中国石油天然气股份有限公司规划总院）

一体化集成装置在油气田地面工程优化中的应用及发展方向

李庆* 孙铁民

（中国石油天然气股份有限公司规划总院）

油气田地面工程一体化集成装置的研发和推广即将在中国石油全面开展起来，但对油气田一体化集成装置尚无统一、明确的定义，在实际的研发和应用过程中也存在许多问题。论述了一体化集成装置的作用，对油气田地面工程一体化集成装置的概念和内涵进行了阐述。针对一体化集成装置的应用现状，分析了存在的问题，提出了今后的发展方向，为进一步加大一体化集成装置的研发和推广，统一认识、明确目标，更好地开展工作起到指导和借鉴作用。

油气田地面工程；一体化；集成装置；应用；概念；发展方向

随着油气田勘探开发和地面建设逐渐向偏、远、散、小和低渗透油气田发展，地面工程的优化简化显得越来越重要。近年来，油气田地面工艺技术不断进步，地面工程建设领域在工艺与技术、功能与构成、生产方式及管理体系等方面也在发生变化，一体化集成装置就是在油气田开发和建设新形势下应运而生的。2010年5月，油气田地面工程一体化集成装置的研发和推广在中国石油正式启动，目前已经取得了初步的成果，但由于对油气田一体化集成装置尚无统一、明确的定义，在实际的研发和应用过程中也存在许多问题。在今后的工作中为了统一认识、明确目标，更好地开展一体化集成装置的研发和推广应用工作，有必要研究现状，分析存在的问题，明确油气田地面工程一体化集成装置的概念和内涵，提出今后的发展方向。

1 一体化集成装置的作用

在新区产能建设中，有相当一部分属于偏、远、散、小和低渗透油气田，在这些油气田的地面建设中，中小型站场数量较多，中小型站场的操作管理人员、建设费用和运行成本占地面系统总体指标比重很大。传统的中小型站场在设计思路、建设和管理方式上大多效仿大型站场：采用单一功能设施，设备、厂房按照场站设计相关防火规范进行平面布置，站内设备多、设备间距较大，通过管网连接，设置多个管理岗位，实施专人定岗值守，从而导致工程量大、设计和建设工期长、土地占用多、用工总量多、建设投资和运行成本控制难度大。因此，中小型站场的优化简化，是油气田地面工程优化简化工作的重点和关键之一。

一体化集成装置可用于油气集输、注水、污水处理、伴生气回收、天然气处理和供配电等主体及配套工程，替代油气田规模较小的常规中小型接转站、增压站、注水站、污水处理站、稠油注汽接转站、集气站等以及大中型站场的部分生产装置和配套设施，如中小型天然气脱水装置、天然气脱硫装置、仪表风净化装置、制氮装置、热媒炉装置、加药装置等。

推广应用一体化集成装置，对于优化简化地面工艺、缩短建设周期、节约工程用地、减少用工总量、控制投资和成本、转变地面建设和管理方式具有重要作用。特别是对于偏、远、散、小等开发经济性相对较差的区块或地处恶劣环境、地形复杂的油气田区块，如果依然采用常规的建站和生产管理模式，在投资上、工程建设上和生产管理上必然具有一定的难度。在这种情况下，采用一体化集成处理装置，既能满足生产要求，又具有技术和经济上的可行性和合理性，因此具有重要的现实意义。

2 一体化集成装置的应用效果

在20世纪80、90年代，一体化集成装置就已经在油气田中有所应用，例如油气田常用的加药装置、仪表风装置、小型污水处理装置等，后来又引进并最终国产化小型橇装三甘醇脱水装置。目前，这些装置已经大量应用于油气田地面建设中，经过多年的生产运行，装置已经非常成熟。但由于这些一体化集成装置在油气田地面生产中所起的作用以及应用领域均比较有限，仅限于替代常规油气田生产设施的生产单元，对地面工程整体的优化简化影响相对较小，因此，并没有得到更广泛的关注。在一段时期内，油气田地面工程一体化集成装置的发展比较缓慢。

2009年，长庆油田为满足油气快速上产、高效开发和现代化管理的需要，在优化简化的基础上，积极创新地面建设和管理理念，结合本油田生产实际需要，研发了“一体化增压集成装置”，该装置集油气分离、加热、缓冲、增压等多功能于一体，代替了常规的接转站，实现了低产低渗透油田地面集输工艺技术和管理上的重大突破。长庆油田接转站集成前后的工艺流程对比见图 1。长庆油田接转站集成前后相关技术经济指标对比见表1。

图1 长庆油田接转站集成前后的工艺流程对比

长庆油田“一体化增压集成装置”的成功经验，充分说明一体化集成装置在油气田地面工程优化简化中可以起到更大的作用，用于替代小规模的中小型站场可以得到比替代常规生产单元更好的效果。由此，在中国石油范围内，各油气田纷纷开展一体化集成装置的研发和推广工作，一体化集成装置得到了快速发展。

表1 长庆油田接转站集成前后相关技术经济指标对比

3 一体化集成装置存在的问题

在推广实施中，通过对现有的一体化集成装置的构成、功能、应用效果等方面的分析，可以看出，有些一体化集成装置还存在以下几方面的问题：

3.1 一体化集成程度不够

有的一体化集成装置实际为功能单一的常规橇装装置，一体化集成程度不够，如各种分离器橇、单井罐橇等。有的一体化集成装置由多个单独的橇装设备组成，没有采用紧密布置，实际为橇装装置组装化安装，并非为一体化集成装置。

3.2 工艺优化不足，设计尚不完善

恒流配水工艺是替代传统配水间的有效手段。有的一体化装置仍然采用传统的配水间工艺，没有充分体现优化、简化的新技术。有的一体化集成注水装置，没有设计反冲洗流程，功能不完整，导致装置运行一段时间后，水质过滤后仍然不达标。

3.3 设施复杂，成本过高

有的一体化集成装置设计得比较复杂，虽然提高了原装置的设计等级，却增加了管理的难度和设备的投资。例如，某数字化计量橇，集成设备较多，结构复杂，单井计量精度大大超出标准规范要求，不但使投资大幅度增加，而且增加了管理的难度。

3.4 橇装水平还有待提高

有的一体化集成装置布局结构不合理，增大了集成装置的外形尺寸和占地面积，同时存在不便于运行维护的问题。

3.5 命名比较混乱，功能界限不严密

目前，一体化装置大多采用“数字化”、“智能”、“自动”、“新型”、“一体化”、“橇装”、“集成”、“多功能”、“合一”等词，命名比较混乱、随意，容易误导，不利于装置的推广应用。

3.6 适应性、通用性还需要进一步拓展

目前，一体化集成装置的系列化还不完善，适用范围还有一定的限制，更大范围的推广应用还有一定的困难。同时，各油气田研发的一体化集成装置的通用性较差，值得在不同油气田推广应用的不多。由于缺乏相应的标准、规范依据，目前不能满足产品鉴定的要求，因此，不利于一体化集成装置的推广和发展。

4 一体化集成装置的概念及内涵

油气田地面工程一体化集成装置是指应用于油气田地面生产的一类设施，结合油气田地面工程的建设规模和工艺流程的优化简化，通过将机械技术、电工技术、自控技术、信息技术等有机结合、高度集成，根据功能目标对各功能单元进行合理配置与布局，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的基础上，自成系统，独立完成油气田地面工程中常规需要一个中小型站场或大型站场中多个生产单元共同完成的生产环节的全部功能。

因此，油气田地面工程一体化集成装置并非是简单的设备橇装化或橇装设备组装化，油气田地面工程一体化集成装置应具有以下基本特征：

4.1 多功能

一是，机械功能。机械功能是一体化集成装置的主体和实现装置功能的基础，包括机、泵等动设备，容器、罐等静设备。如果油气田生产压力较高，可以不包含主要动设备；二是，动力功能。依据装置的生产要求，为装置提供能量和动力，以使装置正常运行，包括电、液、气等动力源，在有条件时，尽量依托现有的动力源；三是，热力功能。根据站场的性质和生产要求，能够满足油气加热的功能；四是，数据采集和测量功能。为装置提供运行控制所需的各种信息，一般由测量仪器或仪表来实现；五是，数据处理和控制功能。根据装置的功能和性能要求，对运行数据进行处理，以实现对装置运行的合理控制，主要由计算机软硬件和相应的接口组成。

4.2 一体化

多个原来相互独立的功能实体通过一定方式结合成为一个单一实体，与一体化集成前对比，能够大幅度减少占地面积，并且具有结构紧凑、布置灵活、安装方便等特点。对于较大型的一体化集成装置，为便于预制和运输，可以拆分成几个单体橇装模块，现场组装。

4.3 自动化

装置的正常生产运行无需人工操作，便能自动完成生产信息采集、测量、控制、保护和监测等功能，并可根据需要实现在线分析、实时自动控制、智能调节等高级功能。对于大型站场内部的一体化集成装置，可以结合整个站场的自控要求和自控系统统一设计。

5 发展方向

在对现有的一体化集成装置进行进一步的改进和完善的基础上，今后的研发推广目标和工作方向应包括但并不限于以下几个方面：

一是，油气分输（混输）一体化集成增压装置，替代常规中小型接转站；稠油开发地面转油、蒸汽分配、计量一体化集成装置，替代常规注汽接转站。

二是，气田集气、分离、计量一体化集成装置，替代常规集气站；一体化天然气脱水装置、天然气脱硫装置、放空气回收装置等，替代常规的处理单元。

三是，一体化油气田污水（清水）处理装置及注水装置，替代常规污水（清水）处理及注水站。

四是，研究高效可靠的混输、处理和计量设备，使一体化集成装置的适应性更强。

五是，研究高效化学药剂，保证在处理设施体积较小的情况下，能够使原油脱水效果、含油污水处理效果达到相关标准要求。

六是，研究一体化集成装置的系列化，可以适应不同的油、气、水物性及不同的规模，使其推广应用更加广泛。

七是，制定相关的标准规范，使一体化集成装置更加安全、可靠，使其稳定发展。

6 结语

一体化集成装置在油气田地面生产中的应用，起到了优化简化的作用，促进了管理方式的转变，具有广阔的发展前景。但不能片面地扩大一体化集成装置的作用和适用范围，并非所有的地面生产设施都适宜于由一体化集成装置来替代。一体化集成装置作为常规油气田生产设施的补充，应注意到其适用条件和范围，即偏、远、散、小区块的中小型站场或常规大中型站场中的生产单元，在达到一定规模条件时，采用常规设计、量体裁衣更具有合理性。因此，应从油气田生产实际出发，结合生产规模、功能需求和地域条件开展一体化集成装置的研发和推广，确保其在油气田地面建设中发挥更大的作用。

The development and application of integrated installation will be carried out widely in CNPC. But there was no unified and clear definition for the integrated installation so far. The functions，concept，and contents of the integrated installation were described. According to the current status of the application，existing problems were analyzed and the development directions were put forward. It could be a guide and reference for the development of the integrated installation in order to unify the recognition，make clear the objectives，and intensify the research and development work.

Application of Integrated Installation to the Optimization of Oil and Gas Field Surface Facilities

Li Qing，et al.

李庆等. 一体化集成装置在油气田地面工程优化中的应用及发展方向. 石油规划设计，2011，22（5）：12～14

TE49

A

1004-2970（2011）05-0012-03

* 李庆，男，高级工程师。1992年毕业于石油大学石油储运专业，获学士学位，1995年毕业于大庆石油学院热能工程专业，获硕士学位，现在中国石油天然气股份有限公司规划总院油气田所工作。地址：北京市海淀区志新西路3号，100083。E-mail：li-qing@petrochina.com.cn

2011-03-17

郜婕