文/尹永华
生活中,一个肥胖的人想要减肥成功,需要管住嘴、迈开腿,一边减少摄入量,一边增加运动量,持之以恒,方能见效。人是这样,设备、系统莫不如此。
中国石化胜利油田探索出了“以油藏为源头、以井筒为中枢、以地面为中心”的注采输区域一体化能效提升改造工程,实现了系统综合能耗大幅降低。
胜利油田是我国的能源生产大户,但也是能源消耗大户。每吨原油从数千米的地下抽取到地上,经过多重处理,再输送到炼油企业,一路走来的每一个环节都需要消耗大量的电能。
●胜利人盯紧每一个节能环节。摄影/尹永华
一辆汽车,用得时间久了,运行起来消耗的燃料会增多。同理,一个油田经过较长时间开发后,各个系统的能耗也会越来越大。
胜利油田经过数十年高效开发,主要油藏已进入特高含水的开发后期。一方面,随着聚合物驱、冷采降粘等开发规模逐渐扩大,产出液性质更加复杂,原油、污水处理难度增大,处理能耗增加。另一方面,受含水上升影响,老油田产液规模上升、产量下降,部分站点产液处理能力不足,原油处理能力富余,导致系统整体效率降低,能耗升高。因此,吨油综合能耗不断上升,节能减排压力巨大。
统计数据显示,2014年之前,胜利油田能源消耗成本占操作成本26%。随着含水上升,能耗呈持续攀升趋势。胜利油田所辖的特高含水油田能耗成本已占操作成本的31.7%。
“从能耗的角度来看,如果把注水、采油、集输系统看作一个人,这个人无疑是臃肿的,多余的赘肉就是白白浪费的能源。”胜利油田孤东采油厂QHSSE管理部负责节能管理工作的刘杰认为,“以往节能降耗通常是在点上下功夫,头疼医头,脚疼医脚,但经常是按下葫芦起来瓢,无法实现系统匹配最合理、工艺流程最优化、能源利用效率最大化。”
有没有在保证原油产量的情况下,大幅减少能源消耗的良方?胜利人的回答是:有!
一年产液规模由3.06亿吨下降至2.9亿吨,机采、注水系统效率稳步提升,一年节电2.4亿千瓦时,折合标煤2.95万吨。
这是胜利油田创新实施的“以油藏为源头、以井筒为中枢、以地面为中心”的注采输区域一体化能效提升改造工程带来的系统综合能耗“减肥瘦身”的效果。
这项改造技术发端于胜利油田孤东采油厂。
2010年开始,孤东采油厂在室内研究的基础上,陆续进行了先导、扩大试验,最终攻关形成了特高含水油田注采输一体化能效提升配套技术。
2016年,该技术进入规模工业化应用,形成了包含一体化能效提升思路、技术支撑体系和指标评价体系的一体化能效提升模式,继而在全油田推广。
截至2018年底,共实施10个项目,投入资金9573万元,吨油综合能耗成本下降20.85元。
“快速而有效地实现一体化能效提升,关键是扼住了注水这个源头,最大限度释放了油藏潜力。”孤东采油厂党委常委、副厂长何海峰说。
由于长时间注水冲刷,地下形成了大通道,好比为水修建了一条高速路,导致水注入地下后又快速回到地面,携带的原油少之又少。
孤东采油厂采取革命性措施,实施流场调整,相当于高速路实施限流限速,把水分流到其他道路上。实施类似于漫滩的方式,既把水堵住,又尽最大可能扩大波及体积,提升携油能力。
仅孤东采油厂实施的281个井组,一天压减无效产液量5444吨,增油242吨,节电1.86万千瓦时。
遏制住注水这个能耗大头后,把从地下到地面的井筒作为中枢,通过杆管泵、电机匹配优化,在满足油藏开发需求的基础上,提高采油系统举升效率。
油水混合物到了地面后,需要通过管线送到联合站进行油水分离处理。在这个环节,通过区域原油处理、注水能力整合优化,达到系统产量流与能量流的合理匹配。
一体化能效提升改造工程,促使孤东采油厂吨油气生产综合能耗从2014年前的86.6千克标煤下降到目前的66.22千克标煤。东二联、东三联区域一体化能效提升工程分别荣获国家“双十佳”最佳节能实践、国家节能标准化创建项目。
如果把注采输系统看成是一条战线,一体化能效提升改造工程把地质、工艺、工程、生产、计划、技术部门等串联了起来。一套从油藏、工艺、注水、集输四个方面一起发力的“组合拳”应运而生。
油藏方面,在优化产液结构的基础上,通过提限并举、转变流线,压减无效液量,提升有效液量,控制注水和产液量规模,控制含水上升速度,实现均衡注采,确保区域用能源头有效控制。
工艺方面,在保证油藏开发目标实现的前提下,通过运用优化软件优化井筒工具与地面拖动系统、实施防砂工艺等组合措施,实现机采降耗,做到注得进、采得出,用注采工艺优化控制区域用能的关键环节。
注水方面,分析区域水量的变化情况,利用离心泵阶梯组合技术,调整注水泵开泵组合,实现区域供需平衡,降低系统注水能耗;利用测调一体化分层注入工艺,实现不同层系精确注水;利用管网除垢技术,降低注水干线、支干线、单井管线压力损耗,提升管网效率。
集输方面,通过分水工艺改造,降低系统能源需求。通过原油处理流程改造,减小系统压力损失,降低井排压力、机采系统能耗。通过脱水集输改造,实现联合站外输油达标输送,降低处理能耗。
在不断应用完善提升的过程中,传统的“单体改造、局部治理”节能模式被突破,形成了油藏、举升、集输、注水等能效提升配套技术和流线调整控液降耗技术等10项创新成果。授权国家发明专利8项、实用新型专利2项,形成企业标准21项。
由点到线及面,胜利油田推动了节能技改从单体设备改造逐步向系统化、综合化改造的升级,实现系统匹配最合理、工艺流程最优化、能源利用效率最大化,实现了从过去单兵作战到集团规模作战的巨大转变,既高效完成了油藏开发目标,又遏制了能耗持续上升的趋势,连续五年实现能耗总量和强度持续下降。