大庆西部外围油田地面优化简化技术的实践与认识

大庆油田有限责任公司第九采油厂

针对油层发育差、单井产量低、油田分布零散、自然条件复杂等问题，大庆外围油田通过不断创新应用，形成了具有外围油田特色的地面技术和建设方式，为难采区块的有效动用提供了技术支撑。但随着新开发油田油品性质变差，非常规开发等因素影响，油田实现有效开发的形势依然严峻，为此还需要大力探索简化技术，优化工作方式，走低成本发展之路。

1 外围油田地面建设面临的主要问题

大庆西部外围油田产量低、地面条件复杂，在一定程度上制约了油田的经济有效开发，从已开发建设油田来看，存在以下几方面问题：

（1）油层发育差，单井产量低。全厂油井单井产油量仅0.8 t/d，2019年建设区块单井预测产油量仅2.2 t/d。由于单井产量低，对地面建设的投资控制更为严格。

（2）分布零散，骨架工程投资高。油区跨度大，东西150 km，南北180 km，各类油田区块距离远，无法相互依托，2019年新区块中偏远零散井占总井数的60%。由于零散区块需要建设通往油田的道路、电力线路、外输管线等骨架工程，增加了建设投资。

（3）地面环境复杂，协调难度大。管辖区域内包含16个自然保护区，4个农、牧、渔场，26个乡镇153个自然屯，地面建设受到制约。

（4）土地政策调整，征地费用高。随着用地政策的变化，征地费用在地面工程投资中的比例达20%以上，需要控制建设用地规模。

（5）地下认识困难，井位变化大。随着钻井的进行、地质认识的不断深入，区块井数不断调整，需要提高地面设施的适应性。

同时，致密油、页岩油采用大规模压裂开发，初期产量高、递减快，给地面建设提出新的要求。

2 优化简化技术的发展与应用

外围油田在布局上、工艺上、设备选择上不断发展，形成了组合化、简约化、集成化的工艺技术，探索出具有外围油田特色的整装油田、外扩零散、滚动开发区块的建设方式，有力地推动了地面优化简化进程。

2.1 完善适应外围油田的特色技术

2.1.1 突出“并”字，向组合化发展

（1）井位合并，降低地面建设投资。根据地下油层发育、钻井工艺和地面条件，将直井改为丛式定向井，将多口井集中在一个采油平台[1]。结合具体区块开发，以投资效益为界限，进行“一直八斜”“一直十二斜”“一直二十四斜”等布井方式对比。通过塔21-4区块单井投资测算分析可以发现，地面投资随平台井数增加而减小[2]，但整体投资以“一直八斜”钻井更为经济。分析其主要原因是地面位移超过约1 000 m后，钻机型号升级，钻井单位进尺费用增加35.6%，因此不建议布置井数过多的平台。布井方式与站外系统单井投资关系见表1。

（2）工艺合并，满足生产建设需求。电加热流程与掺水流程相结合，油井通过电加热管道进入集油环或阀组间，有效解决了外扩油井由于掺水集输半径过长无法接入系统的问题，降低了建设投资；混输增压与掺水工艺相结合，在集油阀组间建设掺水泵或混输增压泵，将掺水或回油进行增压，扩大了集输半径，实现了从井—增压间—脱水站的“一级半布站”建设方式[3]；集中注水与相对集中注水相结合，单干管单井和单干管多井配水工艺相结合，注水管道沿道路和井排方向铺设，减少占地，降低工程投资[4]；单井增压、区域增压和分压注水技术相结合，通过不断改进工艺，实现了停泵报警、漏失水回收、数据远传等功能，有效解决了水井欠注的问题。

（3）岗位合并，缓解人员短缺问题。联合站一般建有转油站、放水站、地下水深度处理站、注水站、热水站、变电所、燃气发电站等岗位，通过搭建DCS集散控制系统和PLC控制系统[5]，合建操作岗位值班室，实现站场集中监控、多岗合一管理，提高了管理效率，降低了运行成本和劳动强度[6]。采油九厂所有转油站和联合站均实现了集中监控，累计减少岗位23个，减少用工152人。

（4）材料合并，保障钻前道路通行。在塔21-4建设中，根据地貌特征和土质条件，考虑季节因素，采用建筑垃圾、素土、石灰土等多种材料配比组合，形成了耕地素土夯实为主，低洼地下部位建筑垃圾挤淤上部素土夯实，水域整体填筑建筑垃圾，临时道路使用管排、木排等组合道路保通方式，有效地保障了钻井车辆的通行。

表1 布井方式与站外系统单井投资统计Tal.1 Well layout method and single well investment statistics of system outside the station

2.1.2 突出“短”字，向简约化发展

（1）简化脱水处理工艺，减少处理设备。将传统的脱水流程一段脱游离水、二段脱乳化水的工艺进行合并，同时对多台设备进行合一[7]。简化后转油站采用加热、缓冲、分离、沉降“四合一”流程，脱水站采用加热、缓冲、分离、沉降、电脱水“五合一”流程。工程投资可节省35%以上，占地面积减少70%以上。

（2）简化水质处理流程，实现水质达标。结合产能建设需求，在新一联污水站扩建中，采用气浮工艺替代自然沉降和混凝沉降工艺，沉降时间由6 h下降到10～15 min；采用高精滤处理工艺，过滤级数由2级减少到1级。改造后缩短了水处理流程，实现了水质稳定达标，2019年“8、3、2”水质综合达标率达到95.9%。

（3）开展“泵对泵”注水试验，减少处理环节。针对原水水质较好的地区，减少过滤环节，开展“泵对泵”注水试验。在锰砂滤罐、纤维球滤罐、储水罐的进出口管线处加连通阀门，使水源井来水直接进入注水泵，并将水源井潜水泵加变频控制，实现“泵对泵”密闭注水，避免了因源水铁含量较高，沿程曝氧后铁离子大量析出的问题，简化了流程。新店油田开展“泵对泵”密闭注水试验2年，注水泵进口悬浮物固体质量浓度0.1～1.3 mg/L，含铁浓度0.3～0.4 mg/L，注水压力平稳。

（4）简化污水回注工艺，满足压裂需求。针对大规模压裂开发区块返排液量大、处理困难的问题，建设临时回注站，采用气浮+压滤技术对压裂返排液进行处理，达到“20、20”标准后就近进行回注[8]。2018年9月至今，平均注水压力13 MPa，累计回注压裂返排液31×104m3。

2.1.3 突出“橇”字，向集成化发展

（1）推广应用橇装处理设备。采用小型橇装装置，可根据开发方案的需要及时进行调整，重复利用设备，降低投资风险，避免投资浪费。为此在小区块推广应用了集油、水处理、注水、发电、变配电等橇装化设备共计298套，累计重复利用98套次，节省投资2 692万元，适应了油田的滚动开发需求。

（2）探索一体化橇装处理站。目前九厂协助设计院研发集原油加热、分离、沉降、缓冲、除油、干燥等功能于一体的集成装置，依托杏95-1产能建设项目，在杏西联建设试验流程，预计在2020年开展现场应用试验。该装置与常规掺水转油站相比，整体用料降低20%，减少占地面积45%，实现了转油站集油设备和工艺高度集成化和橇装化，满足了小区块开发建设要求。

（3）探索橇装燃气发电技术。针对九厂零散区块电源无依托、电力线路建设投资高、伴生气无法外输的问题，2019年在塔35、塔52区块开展橇装燃气发电现场试验，环境温度在-14～33 ℃高温及严寒条件下，机组负荷率在13.9%～70.9%之间实现了有序投切，机组运行时率达到99.2%，充分利用了富余伴生气，满足了供电需求，为零散区块电力系统优化建设提供了技术储备。

2.2 形成适应外围油田的地面建设方式

2.2.1 “丛、简、利、智”的整装油田区块建设方式

龙西地区塔21-4区块为集团公司致密油效益建产示范区，基建油井174口，面临着油区跨度大、地面条件复杂、大规模压裂开发和初期产液量高等困难。为此，通过多次方案优化，形成了“丛、简、利、智”的建设方式，降低了地面建设投资，满足了快速建产需求。

“丛”即丛式布井。通过优化平台布置与道路走向，优选一直八斜的布井方式，形成平台31座，独立井11口，新钻井进平台率100%，减少井场征地50%，减少管道、电力线路、道路长度30%。

“简”即简化工艺。根据油井和已建站场分布，采用集肤电加热技术形成树状集输管网，与掺水管网相比减少集输管道67 km，少建站外阀组间4座，转油站处理规模减少80%，减少集输投资1 588万元。集肤电加热技术较早期碳纤维电加热接头数量少99.6%，穿心进管，热效率更高，施工更加方便。

“利”即利旧设施。结合初期产液量高、递减快的规律，前期采用“储罐接液+罐车拉运”的方式建设，储罐按2个月循环使用考虑，架罐数量由75座减少为59座，同时利旧“九合一”22座、高架罐15座，减少前期建设投资1 621万元；塔二转在现有中间加热站基础上进行扩建，选用油气分离工艺，利用已建加热炉2台，少建分离器1台，减少设备投资245万元。

“智”即智能化建设。井场实现油压、电参数和示功图等参数自动采集，抽油机远程控制；拉油点实现加热温度自动采集、燃烧器自动控制、视频辅助监控；转油站实现系统生产和设备参数集中监控、自动控制；指挥中心实现多业务视频数据集成服务、数据集中管理、远程控制。通过利用物联网技术，实现了所有井场和站场数据集中监控、少人值守，为优化用工和创新管理模式打下了基础[9]。

基本情况 根据纳入/排除标准，2002至2012年SEER数据库中共75 791例甲状腺乳头状癌(papillary thyroid carcinoma，PTC)患者符合，其中PTMC患者31 017(40.9%)例。本研究纳入患者的平均年龄为(50.9±13.2)岁(3～99岁)。23 572(76.0%)例患者接受全甲状腺切除术(total thyroidectomy，TT)，其中8 886例(28.6%)患者接受放射性同位素治疗作为辅助治疗。在接受淋巴结清扫治疗的患者中，病理结果证实存在CLNM的患者2 135例(6.9%)，而LLNM的患者1 684例(5.4%)(表1、2)。

通过“丛、简、利、智”的简化建设方式，塔21-4区块节省地面建设投资7 934万元，单井地面投资由145.3万元降至99.7万元（若不考虑前期工程投资为84万元），实现了区块有效开发。“十三五”期间，累计动用整装区块3个，基建油水井491口，建成产能44.67×104t，节省地面建设投资1.36亿元。

2.2.2 “就近挂接、集中拉油”的零散外扩区块建设方式

针对有依托的加密及外扩区块，采取就近挂接老井、就近挂接已建线路、就近依托老站处理的“三就近”挂接方式建设。针对井数少、地面系统无依托的零散区块，形成了“集中拉油、橇装建设、远程监控”的建设方式，以增强地面设施抗风险能力。

杏95-1区块基建油水井46口，油井分散为2个油区，依托条件差。北部油区距离已建站较近，通过混输增压将外扩油井挂接至杏西联合站，南部油区距离已建站较远，采用集中拉油、橇装注水建设，节省建设投资552万元，年节省运行费用50万元。

“十三五”期间，累计建设加密及外扩区块32个，零散区块27个，基建油水井1 028口，建成产能78.38×104t，节省地面建设投资1.24亿元。

2.2.3 “先井后站，先拉后输”的滚动开发区块建设方式

对地层条件差、地下条件复杂、储量规模不确定的油田，确定了“先井后站，先拉后输，先局部后整体”的建设程序，探索一条适合勘探开发一体化建设特点的地面建设运作方式。地面按照“先简易后正式、先活动后固定”的基建模式来适应地下，即初期采用橇装拉油，后期建站外输，增强地面设施抗风险能力。

龙12-128-斜108区块基建油水井171口，分为三期滚动开发建设。集油系统2018年、2019年采用拉油生产方式，2020年新建转油站外输。选用电加热集油流程，充分结合分期建设内容，优化站外管道路由，增加管道、电力线路利用率；水系统统筹考虑三年水井位置，2020年合建固定式注水水质站，先期橇装注水站利旧至塔2111区块使用，实现了滚动开发的灵活建设，最大限度地减少了投资风险。

3 面临的形势及措施建议

从开发形势来看，外围油田今后的产能区块地上、地下条件更差，区块更零散，同时随着稠油、致密油、页岩油等非常规开发阶段的到来，地面系统建设仍面临着挑战，主要体现在以下几方面：①稠油区块地面建设投资高。地面工程需要建设注蒸汽、热水设施[10]，由于开采油井数量少，地面投资占到总投资的50%以上，单井地面投资为常规建设投资的1.5～4倍，开发效益差。②零散区块天然气收集困难。九厂零散拉油区块及边远站场无法进入集输管网，天然气除用于自耗外，剩余天然气放空，造成能源浪费。③快速建产的需求更加迫切。随着大庆油田开发重点向外围油田倾斜，如何加快前期工作步伐，如何适应快速建设需求，是需要研究的重点。

为此，在技术上持续探索模块化、标准化的建设思路，满足不同形式开发需求；在管理上加大各环节有序衔接，加快前期工作步伐，缩短设计周期。

3.1 推进标准化模块化建设，满足快速建产需求

对不同的单体设备进行定型设计，通过分项预制、组件成模和现场拼装，以可移动橇装方式实现地面设备的梯级利用。

（1）探索灵活的稠油地面建设方式。将水处理器、高压注水泵、注汽锅炉以及汽水分离器进行组合，形成注汽系统模块；板房按照不同功能设计制造，在满足生产、生活的同时，形成实用灵活的小队点模块；采用架罐储存、电伴热集油管线汽车拉运，形成集、储油模块。实现稠油区块活动注汽、橇装建设。

（2）探索天然气的橇装回收与利用。试验应用橇装天然气回收设备，首先通过天然气处理橇进行脱水、脱烃、除杂质等处理，单台设备处理量可达0.3×104～10×104m3/d，处理后天然气达到出口气体的质量要求[11]；其次通过压缩机、增压橇增压，实现0～25 MPa增压输出，增压后天然气并入干气管网或压缩CNG外销。同时也可通过橇装天然气发电机组发电，用于本区块生产自耗，实现富余伴生气有效利用。

（3）推广数字化橇装增压集成装置。2012年，由大庆油田设计院设计的数字化橇装增压集成装置在九厂古86区块首次试验应用，后期增加了分离设备，完善了外输泵设置，实现了加热、缓冲、分离、增压功能，满足了生产基本需求。该装置与同等规模混输站相比，在缩短设计、建设周期和减少投资上有较大优势，建议继续完善推广。

3.2 继续“三个介入”做法，提升前期工作效率

（1）超前介入，提前开展联合井位勘察。根据油藏布井资料，通过卫星遥感地图布置丛式平台，地面、油藏、采油、土地、运行五部门联合勘查。实现位于环保区域的井位提前取消，影响地面建设的井位提前调整，平台布置满足钻井、地面要求，钻井、压裂、基建道路三路合一，尽量减少地面因素调整，控制地面建设投资，保证规划设计进度。

（2）主动介入，提前开展规划设计编制。方案阶段主动与油藏、采油工程结合，根据电子资料与采油工程方案并联运行；设计阶段关键环节同步进行，实现规划设计无缝衔接。做到地形测绘与方案编制同步开展，施工图纸与初步设计同步完成，白图交底与物资报料同步进行，方案编制和施工图设计均可提前1个月完成。

（3）有效介入，促进前期工作有序推进。九厂由厂领导牵头，每周定期召开产能例会，制定运行计划表，促进各单位与上下游沟通，从“等资料”转变为“要资料、送资料”，督促各项问题及时解决。从实际运行效果来看，可切实提升前期工作质量和效率。

4 取得的认识

结合大庆西部外围油田开发建设实际，地面系统不断探索，进一步拓展了地面系统投资挖潜空间，基本满足了外围油田开发建设需求，总结出以下几点认识：

（1）技术的不断发展及多种技术的组合应用，是地面系统优化简化的基础，为难采区块的有效动用提供了技术支撑。

（2）整装油田、零散外扩、滚动开发等多种灵活机动的建设方式，提高了产能区块开发效益，满足了外围油田开发建设需求。

（3）还需继续研究和推广降投资、降运行费用的新技术，进一步探索橇装化的建设工艺，以满足不同开发方式的生产需求。

（4）“三个介入”的工作方式压缩了各环节资料交接等待时间，地上地下一体化结合更为密切，可有效加快前期方案编制、设计进度。