大庆油田萨南开发区地面工程提质增效工作实践及认识

赵宗和 张宏奇 赵沅 王学佳 周跃斌 刘书孟 梁柱

大庆油田有限责任公司第二采油厂

萨南开发区位于萨尔图构造南端，处于萨尔图构造的高点，所建井区北起南一路，南至杏1-1排路，南北长15.4 km，东西宽约12 km，全区共有油水井近16 000口。随着近六十年持续开发，萨南开发区已经进入特高含水开发阶段，产油量下降、含水率升高的同时，地面系统建设规模逐渐增大，负荷率降低、人员缺失等问题阻碍了油田的持续发展。为了有效控制地面投资和满足开发生产需要，围绕油田开发形势任务，科学制定对策措施，在产能建设与地面优化中持续提升地面工程技术水平，有力促进萨南开发区提质增效发展[1]。

1 产能建设工程

1.1 面临形势

“十二五”以来，随着三元复合驱开发成为萨南开发区产能建设主要方式，地面系统产生诸多矛盾：

（1）产能建设投资高，传统建设模式投资控制难度大。南六区东区块百万吨产能投资148.7 亿元，地面建设投资占建设总投资近44.1%。

（2）生产运行成本高，常规设计点多面广，增加后期成本投入。“十二五”期间生产总成本逐年递增，2015 年已高达84.7 亿元，其中运行成本占39%、员工费用占16.5%，且地面仍采用“分散建站”“有人值守”等常规设计流程，管理节点多，生产成本高[2-3]。

（3）部分工艺适应性差，不能完全满足精准开发需求。南四区三元驱注剂初期，受地面工艺的制约，单井碱注入浓度平均方案符合率只有65%左右，高压二元管线结垢后需全站停产酸洗，影响注入时率，三元油水站处理指标在见剂高峰期不达标[4]。

自2018年起，南七-杏一区开始三元复合驱产能建设，分5 年开发，基建油水井1 316 口，建成产能37.07×104t。与北部地区对比，储层条件差，采用三元复合驱方式建设投资高、开发效益差，要求地面工程打破常规，创新建设模式，控投资、降成本，提高产能效益[5]。

1.2 建设思路

（1）地上地下一体优化，采用“总体规划、分期实施”建设模式，统筹考虑，错峰开发，控制地面规模，节省建设投资[6]。

（2）地面总体布局优化，集中建站、联合布站，将转油放水站、污水站、二元站集中建设成联合站，节约人力成本[7]。

（3）系统剩余能力优化，新老井合理预测分析，结合产能工程优化调整已建系统，充分挖潜老站剩余能力，合理利旧[8]。

（4）工艺技术优化，采用新工艺、新技术，改善注入效果，提高油水处理效率，满足开发需求，降低建设投资[9]。

1.3 主要做法及效果

（1）地上地下一体化，总体规划、分期实施，统筹开发控投资。①优化产能部署，实现由“一块一策”向“区域整体部署”转变，将南六～八区二类B和三类油层确定为整体接替潜力区；②优选驱替方式，根据地层条件，将南六～八区整体确定为弱碱三元复合驱，为地面整体布局创造条件；③建立三元药剂注入错峰开发预判图版，指导区块开发顺序，实现“错峰开发”，碱和表活剂配注量峰值分别下降23%和24%，站库能力实现有序接替，有效控制了新建站库规模，节省了建设投资；④形成地面井位确定四项标准，破解因已建井站、管网密集造成的井位选址难题，创新CAD 图像拟合技术和“三路合一”优化工艺，新建平台178座，少建管道97.98 km，少占地0.44 km2，节省投资2 079万元。

（2）地面总体布局优化，打破区域界限，集中建站控投资降成本。利用南七～杏一区全面推广弱碱三元复合驱的契机，对同一驱替方式相邻开发建设区块，统一布局优化，打破区域界限，将4座转油放水站优化为2 座，节省建设投资1.3 亿元，节省年运行成本860万元。同时将转油放水站、污水站、二元站集中建设成联合站，集中监控，实施三元驱集约化管理，提升管理效率，节约人力成本。共建成三元南7-4、三元南7-5 2 座联合站，较传统模式减少劳动用工85人，用工提效48%。

（3）系统剩余能力优化，充分挖潜，合理利旧省投资。①对系统剩余能力挖潜，通过利用已建系统剩余能力，有效降低新建系统规模与投资；水驱除新建油水井外无新建站场，采取“就近搭接”的方式接入已建站场，充分利用系统剩余能力；三元驱无已建处理系统，需要新建各类站场，但在配注系统建设时利用了已建配制能力7 363 m3/d、已建注水能力2.04×104m3/d。②对站场设备合理利旧，配注系统8座注入站均利用原一类聚驱注入站址，未新增占地，注入站厂房、电信设施和进站路利旧；三元南7-1联脱水站的三元处理系统利用原站场位置扩改建，共节省投资1 240万元。

（4）推进工艺技术优化，适应开发需求，实现提质增效。配注系统针对南六区二元站至注入站单管工艺导致碱浓度合格率低问题，在南七-杏一区块产能建设中推广应用“碱浓度分组”工艺，碱浓度平均方案合格率93%，比南六区提高12%。污水系统针对配制站污水罐细菌繁殖导致配聚黏损大的问题，在注水站“曝氧+杀菌”基础上增设配制站污水“二次曝氧”工艺，产能区块井口黏度合格率由投产初期的11%提升至97%。

1.4 总体技术经济指标

南七-杏一区通过打破常规，创新建设模式，有控制了建设投资。与南六区对比，单井地面投资下降13%，注入体系质量合格率提高15%，在基建单井产能下降23%情况下，百万吨产能投资只增加了16%，开发效益显著改善。

2 地面系统优化调整

2.1 形势及潜力分析

（1）开发形势变化。萨南开发区已进入特高含水阶段，产液量、产水量和注水量上升，产油量下降。未来十年，预计年产油量递减23.9%，年产液量增长18.2%，年产水量增加20.4%，年注水量增加4.3%。

（2）采出液性质变化。随着化学驱开采区块、层系数量逐渐增加，采出液中聚合物、表活剂和碱浓度逐渐升高，采出液性质发生变化，乳化程度加深，油水分离难度增大；水驱系统已普遍见到化学剂，一类化学驱基本进入后续水驱，二层化学驱也将陆续转入后续水驱，采出液性质逐渐与水驱趋近，不再具有清晰界限[10-11]。

（3）污水采注平衡形势。根据开发预测，萨南开发区未来十年注水量存在3.17×104～5.47×104m3/d的水量缺口，需要利用清水进行补充。随着三元驱开发区块增加，深度水需求量逐年升高，水驱污水供给量不能满足开发需求，存在3.00×104～4.93×104m3/d水量缺口。

（4）能力负荷形势。萨南开发区地面系统规模越来越大，岗位用工需求也随之增多，随着自然减员幅度增加，人员紧缺矛盾将愈加突出；部分地面站场运行负荷率较低，转油站平均负荷率63%，污水站平均负荷率56%注水站平均负荷率63%，有较多剩余能力。

2.2 调整思路

（1）调整系统分类。由原来按投入开发时驱油方式区分的水驱、聚驱、三元驱系统，转变为按采出液中化学剂浓度分类的低含聚、高含聚、三元驱系统，适时将负荷率低、含聚浓度相近的水驱和化学驱后续水驱站场优化合并[12]。

（2）调整集输工艺。由脱水站集中脱水向转油站提前放水转变，采出液在转油放水站提前放水并输至附近污水站进行处理，仅将部分低含水油输送至脱水站，既减少了污水输送能耗，又缩减了脱水站设计规模，在老油田特高含水开发阶段，控投资降成本优势明显[13]。

（3）调整布站方式。由分散布站向集中布站、联合布站转变。集中布站即将转油放水站、污水站及注水站等上、中、下游站场集中布置，既降低运行成本，又减少站场占地面积，同时有利于集中监控、减员增效。联合布站是指水聚驱与三元驱系统联合布站，既可将处理后的低含水油统一外输至脱水站、降低管道投资，又有利于根据不同层系化学驱开发进程和采出液性质，对站内系统进行灵活调整，实现区域系统能力有效利用和持续优化[14]。集中布站、联合布站情况如图1所示。

图1 集中布站与联合布站Fig.1 Centralized station layout and combined station layout

（4）调整区域布局控制点。油田开发以来形成了以“油系统”为中心的地面工程系统，进入特高含水开发阶段以后，油系统能力负荷率降低，具有较大整合空间；污水产量增加、处理难度增大，同时油田开发对注水质量要求越来越高。因此，宜以“水系统”为控制点，综合考虑原水供给、水质需求和注采平衡等因素，论证上下游站场关系，确定区域布局方案。

2.3 主要工作及效果

2.3.1 低负荷站场整合

2016年将南5-1转油站降级为阀组间，产液调整至聚南5-1转油站；2017年将南5-2转油站降级为阀组间，产液调整至聚南5-2转油放水站；2018年将南3-7 转油站与聚南3-7 转油站合并为1 座转油站，产液统一输送至南2-1联脱水站。站场整合效果如表1所示。

表1 集输系统站场整合效果Tab.1 Integration effect of gathering and transportation system stations

上述站场优化合并后运行平稳，实现了减员增效，说明打破水聚驱界限进行系统调整可行。

2.3.2 区域系统优化调整

为进一步探索老油田多系统综合优化调整方式，选取平均负荷率最低的南六区，以“水系统”为控制点，编制了首个区域系统综合优化调整方案。该区块部分站库投运年限长，腐蚀老化严重，集输和污水系统运行负荷率低，普通污水剩余、深度污水不足，无法适应未来开发需求，且未来十年无产能建设安排，一类三元驱已进入后续水驱7 年，采出液性质趋于稳定。

（1）针对深度水供需矛盾，优化水量调配，实现供注平衡。南六区深度水最大需求3.07×104m3/d，存在1.24×104m3/d水量缺口。为此，将聚5-2转放水站1.57×104m3/d 低浓度含聚污水调为深度水原水。调整后，南六区普通污水、深度污水均有所剩余，在满足开发水量要求前提下，上游转油站拥有了灵活调整的可行性。

（2）针对南六区污水站数量多、负荷率低、设施老化、处理水质不稳定等问题，对污水站进行优化整合。将聚南四污水站、南四污水深度处理站、新南四污水深度处理站、聚南二十五污水深度处理站整合成1 座含聚污水深度处理站，改善处理水质，提升负荷率，降低运行成本。

（3）对油气集输系统进行优化调整，依托三元南6-7、三元南6-8 转油放水站扩建水驱系统，将4 座水驱转油站和2 座后续水驱阶段三元转油站降级为阀组间，产液输送至转油放水站水驱系统进行处理。处理后油、气统一输送至南四联脱水站。同时，利用水驱产水作为三元驱掺水，减轻三元驱系统结垢程度。

项目实施后，管理点数量由13处降为4处，减少劳动定员95 人，站场负荷率大幅度提高，预计年节气1328×104m3，预计年节电2478×104kWh。具体优化效果如表2所示。

表2 南六区地面系统优化效果Tab.2 Optimization effect of surface system in South-6 District

2.4 后续优化调整规划

南四区东部区块计划结合2023 年南四区东部上返萨Ⅰ+萨Ⅱ1-4 油层弱碱三元复合驱产能建设工程，将聚南4-7转油站优化合并至三元南4～8转油放水站。

南二区东部区块计划结合2023～2024年产能建设或产能建设结束后，对水聚驱站场优化调整。

南八区计划在“十四五”末期将南8-1站、南8-2站、南8-3站、南8-4站、聚南8-1站、三元南8-9 站优化合并为2 座转油（放水）站，同步优化下游放水站和污水站。

2.5 总体效果预期

经过持续推进老系统优化调整，预计到“十四五”末，萨南开发区主要地面站场数量将比“十三五”初期减少20 座，运行负荷率普遍提高，地面设施老化安全隐患减少，用工矛盾缓解，促进地面生产提质增效。

3 结束语

萨南开发区在经过五十余年的连续开发后，地面系统建设规模持续增大，生产运行难度不断增大，运行成本也随之不断升高，油田稳定优质开发面临着巨大的阻碍。在产能建设工程中要坚持“地上地下一体化、总体布局优化、系统能力优化、工艺技术优化”等措施，力求用较低的开发成本达到稳产、优产的效果；在系统优化简化中，要不断“打破队界、打破矿界、打破系统界限”，最大程度利用已建系统能力、降低区域生产成本。在特高含水阶段，进一步解放思想、转变观念，不断探索新的工艺简化控投资，努力提升地面工程技术水平，做到系统提质增效，为油田高质量发展再做新贡献[15]。