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大庆油田地面规划技术发展与创新

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大庆油田 地面 规划 技术发展 创新
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2001 年油田设计院技术座谈会论文1试论大庆油田地面规划技术发展与创新一、 大庆油田地面规划技术发展大庆油田开发建设四十年来,油田地面规划一直紧密结合油田开发规划来指导地面工程建设,从大庆油田生产作业区开始,到年产原油 5600 万吨;从作业区早期注水的低含水开采到油田高含水后期开发;从主力油层单一井网开发到井网多次加密调整;从单一的原油生产到建成多种合格产品的石油化工原料基地;从单一的注水开发水驱采油到聚合物驱、三元复合驱的三次采油等,通过始终坚持在规划安排下发展地面技术、部署新建工程,实施技术改造,做到了建设与生产、技术与经济、当前与长远的高度统一,建设成了经受住历史考验的特大型油田,地面建设规划也逐渐形成了适应油田开发特点、综合配套系统完善的技术方法。1. 油田上产时期规划从 1959 年的生产试验区规划开始,随着油田探明含油面积及储量的逐渐扩大,先后完成了 160 平方公里地区地面建设总体规划、年产原油 1000 万吨地面建设总体规划、年产原油 1500 万吨地面建设总体规划和喇嘛甸油田地面建设总体设计,使大庆喇萨杏油田进入全面开发阶段,地面工程建成了可适应年产 5600 万吨的地面设施和配套生产能力。规划内容也从开始的小区块滚动规划,逐渐深入到大型整装油田开发建设总体设计;规划范围也从直接的油田生产设施,拓展到配套系统和生产辅助系统的建设规划;确立了一系列油田规划建设的原则,如:“地面服从地下” 、地面建设规划以“集、输、注”系统为核心、油田总体布局原则;建立了一整套行之有效的规划工作方法,如:以现场第一手资料为基础,以油田建设方针为指导,总体规划、分期实施,远近期结合等,实现了“简化前头,完善后头,中间不开口,三脱三回收,出四种合格产品”的油田发展目标,使油田地面规划技术日臻完善,为建设一个高水平的特大油田奠定了基础。2. 油田稳产时期规划1976 年大庆原油年产量达到 5000 万吨,实现长期高产稳产成为油田主要发展目标。为配合油田开发所采取的层间接替、区块接替、油田接替等长期稳产措施,并根据原油含水上升、采油方式改变、注采量大幅上升的开发形势变化情况,从 70 年代后期开始,地面工程建设紧密围绕油田高产稳产开展了老油田井网加密调整和外围油田开发建设,并将新建产能和技术改造以同等重要的内容纳入年度和中长期地面建设规划中。在油田老区产能建设和技术改造中,为实现地面系统要适应高含水采油、降低集输自耗气和降低油气综合损耗的目标,优化调整了集油流程、实施油气集输全流程密闭改造、改造了原油脱水技术、建立了适应大规模注水需要的油田注水系统;在开发建设长垣南部及外围油田中,摆脱老油田模式,建立了一套适应外围低产、油田设计院技术座谈会论文2比小油田的地面新工艺、新技术,通过统一规划系统工程,制定经济适用建设方案,实现了全面降低工程投入,提高了开发效益,使新技术、新工艺的作用在地面规划中得以充分发挥。这期间,油田地面规划还面向油田可持续发展,不断拓宽了油田规划领域。为提高油气综合利用水平,规划建设了高水平的石油化工原料基地,满足了给大庆 30 万吨合成氨、30 万吨乙烯装置长期、平稳的原料供应;研究建立了三次采油地面技术体系,编制了聚合物驱采油地面工程总体规划,从科技攻关、现场试验到工业化推广都体现出总体规划的技术创新、适应性强、可实施性好的技术特点。例如在充分利用科技攻关成果、优化配制注入系统总体布局、优化组合采出液处理工程方案等方面,这些都极大地丰富了总体规划的技术内涵。同时,也更加确立了油田地面规划在油田建设中的技术地位和决策作用,进一步说明了“最大的效益在规划”这个基本建设的规律。二、 新时期对油田地面规划的要求1. 油田地面规划要更加突出体现国家产业政策和企业发展战略企业规划既是企业建设发展的依据,同时也是国家产业政策的具体体现,这就要求规划不但要解决企业的正常生产、提高效益的“生存”问题,更要面向未来谋划企业的“发展”战略;同时也要求企业规划不但要考虑企业本身的利益,更要体现出国家和企业集团的总体效益。例如,在大庆油田天然气系统调整改造规划中,通过对国家“十五”计划的研究和对中油股份公司、大庆油田公司的发展战略的学习领会,综合考虑系统运行现状和“入世”后带来对产品市场的冲击,一方面我们要立足油田,加大技术改造力度,增加油田生产的安全性、可靠性,但同时,也要充分研究外部产品市场的需求变化和价格走势,通过合理调整产品结构和装置布局,谋求在相当长的时期内系统效益的最大化,因此,提出了合理确定轻烃回收深度、确保系统可靠和规模效益并重的装置布局,以及确保不影响外输天然气和原油品质为前提的规划思路,力求做到规划对国家有益、对企业有利,增强了规划的可实施性。2.油田地面规划要强化与油田开发总体规划相结合“地面服从地下”一直是油田开发建设的基本原则,在油田建设初期和相当长的一段时间内,这一规划建设原则既反映了油田开发的基本规律,又适应了油田建设和发展要求。但随着油田进入开发后期,新开发区块逐年减少,当加密调整和注聚等成为主要增产措施,而地面工程设施又普遍处于设施老化和能力过剩后,油田开发建设原则应该在坚持“地面服从地下”的同时,还应强化“地下” 、 “地面”统筹规划、分期实施,和进一步体现“地下”与“地面”的有机结合,充分考虑地面系统建设现状和环境因素,以避免重复建设和减少资金投入。例如在台 105 产能建设规划中,由于我们和开发部门的密切配合,及时将不能满足经济评价标准要求的区块进行调整,使单井投资由 124 万元降到 88 万元,在一定程度上实现了规划方案地面、地下一体化优化。规划而言从油田建设初期的做为油田生产规划的一部分,到 80 年代的参与市政建设规划,目前,仅能保持在局部地区和共用系统的规划结合,这使得油田生产规划、矿区建设规划和市政发展规划的统一、协调的难度逐渐加大。为保持油田公司生产稳定和可持续发展,同时,还要兼顾市政建设向提高人们的居住环境、改善区域生态平衡的发展构想,这就要求油田地面规划要加大与市政发展规划结合的力度,如在萨中油田南一区开发建设工程中,由于得到大庆油田公司和大庆市政府领导的高度重视和大力支持,油田地面建设规划和市政城区建设规划部门密切配合,面对人口密集、市政设施云集、商服建筑密布的复杂地面环境,在共同确立的“地上服从地下、地下兼顾地上;承认历史、尊重现实;弱化中区、发展‘两厢’ ”规划原则指导下,做到了地上地下一体化优化方案设计,将钻井、动迁与地面工程建设方案有机结合,既为油田公司“十五”计划和可持续发展战略目标的实现提供保证,同时,又使市政府所制定的整顿城市环境、理顺城区功能、改善市民居住环境的城市建设规划得以顺利实施,成为油田企业与地方政府成功合作的典范。目前,由于供电、通讯、供排水、道路等系统划归存续企业管理,使得在进行民用燃气工程、萨中油气处理厂搬迁工程等项目规划设计中,要在与市政建设规划继续保持密切结合的同时,还应及时与相关存续企业保持同步规划、同步发展;在外围油气田规划设计中,还要考虑所在市、县的建设规划、产业政策,以此来保证油田建设规划目标的顺利实施。到了中长期规划出题,科研针对预计的技术课题提出可实施方案,再通过工程设计使之成果工业化,达到了既提高科研成果的应用转化率,同时又实现了地面工程建设高水平高效益的发展目标。目前,大庆油田已经进入特高含水开采时期,油田生产设施普遍存在负荷率低、能耗增加、效率下降的趋势,为此,更加需要采用新技术、新设备、新材料及新工艺来减缓生产成本逐年上升的速度。例如,针对油田因区域注水规模、压力不断变化而造成系统效率下降的实际情况,我们及时提出了在杏树岗油田开展优化注水系统的科研题目,经过有关单位的研究论证和现场实验,应用注水系统仿真运行优化、变频调速等配套技术,实现恒压闭环平稳注水,从而降低注水系统压差,减少压力损失,进一步提高了注水泵效、管网效率及系统效率。实验测试结果表明,系统运行效率从 高到 注水单耗平均下降 低了原油操作成本,有较好的推广前景。握第一手资料,解决生产实际问题一直是油田地面规划工作的基础。从油田开发初期的“万里测温” 、 “万点调查” ,到乙烯原料工程时期的伴生气资源大调查和井口出油温度大调查等,都是通过对生产实际情况、自然环境条件的跟踪、测试,及时地掌握了油田开发的变化规律和要求,为做好地面总体规划方案提供了科学依据。目前,主力油层已全面进入特高含水开采时期,与油气产量相关的地面设施负荷率逐年下降、能耗增高、操作成本加大已经成为普遍问题,为研究在新的开发形势下地面工程建设的优化运行,我们已经在油田公司的大力支持下完成了高含水时期的井口出油温度大调查及公式回归工作,并用研究结果对原经验公式进行了修正,为全面推广不加热集油工艺、减少集输能耗、合理利用能源提供了依据。随着油田进入特高含水开采期,加上聚合物驱和三元复合驱油等生产工艺的采用,油田开发规律、技术特点等都与以往有所不同,尤其是油田生产设施的实际运行情况、腐蚀状况等都在发生新的变化,这些都需要规划人员及时地深入现场、摸清情况,客观、科学、全面地做好规划工作。 田地面规划不但起到了统筹安排、宏观控制、全面部署地面建设工程的作用,而且在规划方案批准后,还作为工程设计的第一道工序,以提交设计委托书形式参与到具体的设计程序中。在委托书中规定要明确主要的工艺流程、主要设备、平面布置和建设规模及投资控制,这就要求规划人员除了具有宏观决策能力外,还应与工程设计密切结合来丰富自己的专业知识,尤其是需要掌握本专业的前沿技术,做好规划与设计的有机结合,这样才能确保规划目标的顺利实现。近年来,我们通过规划向科研设计延伸、设计科研成果及时反馈的方式,收到了较好的效果。如在南一油库扩建和萨中油气初加工系统调整等工程中,直接将规划延伸到项目可行性研究报告的编制深度,由于充分考虑了油田开发趋势带来对新建系统的影响,不但在设备选用、装置弹性等方面都能较好地适应了油田开发特点,也为下一步专业室搞好详细设计创造了条件。三、现代规划技术的应用和完善1. 油田地面建设信息系统在规划中的作用大庆油田地面建设信息系统是以油田设计院为主、油田公司各单位参加完成的大型油田建设信息管理系统,该系统采用了地理信息系统环境和大型数据库管理系统等先进的信息技术,将大庆油田经过 40 年建设的、8 个主要专业的地面建设工程进行了数字化处理,既包括了勘察地形、系统工艺、井站关系、站内平面布置等图形信息,又包括了各种建设规模、设备型号以及实际生产数据等,为规划设计和生产管理提供了完整、详实的数据。目前,已经完成了油田老区截止到 2000 年底的数据录入工作,油田设计院技术座谈会论文5在对这批数据进行整理的同时,今年,又进一步开始对外围油田的数据采集、录入,预计在今年年底前完成第一批资料录入工作。地面建设信息系统及时的数据采集和整理是该系统实时、有效运行的保证,因此,应该尽快在油田公司范围内建立一套完整的录入、维护体系和工作制度,设计院内也应将该系统的应用纳入规划、设计管理程序中,使之在提高规划设计质量和工作效率等方面发挥更大的作用。2. 模拟与优化软件在规划中运用和完善大庆油田地面工程模拟与优化软件的开发研究是 2000 年启动的研究项目,目的是在大庆油田地面信息系统的基础上,针对油田生产过程中主要的 5 个系统进行数值化处理,可用于系统现状模拟研究、系统优化运行研究、系统预测分析研究、系统调整改造方案优化研究,是油田公司实施数字化油田工程的重要组成部分。目前,已先后完成了原油集输、油田气、供配电、注水、供污水的系统软件数学模型的建立及功能模块的开发工作,并准备现在喇嘛甸油田四矿进行优化软件试算,拟在明年开始在地面规划中应用,届时可以较大地提高规划工作的效率和质量。由于该软件涉及专业多、国内外没有先例可借鉴,因此,在开发研制过程中,还需要进一步根据现场数据和现有的过程模拟软件来提高数值模型的准确度,实现优化规划的目的。3. 现代设备管理体系在老油田改造规划中应用随着油田开发年限的延长,老油田改造已经成为油田地面规划、建设的重要内容。老油田改造主要包括以节能、降耗为目的系统调整工程和以提高设施设施运行安全、可靠性为目的的设备管网更换工程,其中前者可以通过传统的规划方法和优化技术的应用来提高规划质量,但涉及设备管网更新改造规划时,则需要引入现代设备管理方法。现代设备管理是以研究设备一生为对象,追求设备寿命周期费用最经济和设备效能最高为目标,动员全员参加,应用现代科学知识和管理技能,通过计划、组织、指挥、协调、控制等行动,开展的设备综合管理。在具体实施过程中,需要通过在大庆油田地面信息系统基础上建立设备、管网的运行数据库,将设备运行状况、介质腐蚀数据、环境腐蚀数据作为录入内容,然后,通过现场跟踪检测,重新规范定义生产设备完好率、设备可利用率和设备固定资产维修费用率等相关技术、经济指标,并建立设备、管网预警管理系统,使油田生产设施的使用、改造纳入更驱于科学管理的轨道。4. 科学的经济评价方法在不同建设项目中的应用经济评价是建设项目可行性研究的重要组成部分,是项目决策科学化的重要手段。近年来,我们为使油田规划建设项目更合理,在完善投资估算指标、统一评价参数和开发评价软件的基础上,已经将经济评价广泛用于新建产能工程、油田设计院技术座谈会论文6新改造工程。但在实施过程中,要既考虑到油田开发建设的完整性,也要考虑的分阶段实施性,同时,也要根据评价项目建设性质选用相适应的评价方法和确定评价范围界限。例如,在产能建设工程中,通过加强油田地面与油藏工程和采油工程的有机结合,实现一体化评价项目来整体优化建设工程;在技术改造项目中,首先要根据国家产业政策和企业发展战略来确定建设目的和经济目标,然后运用方案对比法来优选出目标方案,最后再对推荐方案做出全面的经济评价,以此来保证经济评价的优选性和客观性;在老区改造工程中,要对系统调整工程和设备更新工程分别采用不同的经济分析方法,合理使用“有无对比” 、 “增量效益”和“沉没处理”等经济方法,使经济评价能坚持如实反映客观情况,做到求实、公正、科学、可靠。5. 油田开发建设整体优化的发展方向油田开发建设工程项目包括油藏工程 、采油工程和地面工程,一体化规划、一体化建设和一体化管理是油田开发建设整体优化的发展方向。在规划阶段应进一步强化这三个阶段工程建设的同步性,建立子系统先期优化评定制度,最好在开发方案确立之前参照采油工程和地面建设工程子系统的技术、经济评价结果,以确保油田开发建设工程的整体经济可行。在工程建设和管理阶段,主要是为改变长期以来形成的地面建设系统与油藏工程和采油工程无界面接触的工作体制,在油田开发方案中就对油藏工程动态检测、试井等环节要对设备、自控和系统环境提出要求,采油工程方案也应在采油(气)工艺方案优选、节点分析和其它生产数据监测方案中对地面工程提出要求,使之在公用工程、相关设备和自控仪表等资源上实现共用,以实现在油田建设的全过程中做到优化建设、优化管理的油田开发目标,这在国内其它油田上已经得到了有效的运用。com
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