[科普中國(guó)]-油氣田地面工程

簡(jiǎn)介

近年來(lái)隨著中國(guó)油田“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、信息化管理、模塊化建設(shè)、市場(chǎng)化運(yùn)作”工作的開展，在一定程度上強(qiáng)化了我國(guó)油田的建設(shè)發(fā)展。與此同時(shí)，在工作開展的過(guò)程中，不僅改善了油氣田地面工程的工作環(huán)境，增強(qiáng)了管理體系和管理機(jī)制，也提升了油田工作的安全性和可靠性，加快了油氣田地面工程技術(shù)的革新與發(fā)展。

目前，我國(guó)油氣田地面工程得到了一定的發(fā)展，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與科技不斷發(fā)展，以及社會(huì)對(duì)油氣需求量的增加，在一定程度上給予了油氣田地面工程技術(shù)更高的發(fā)展要求2。

技術(shù)進(jìn)展“十二五“期間，我國(guó)油氣田企業(yè)形成了完善的地面管理系統(tǒng)，油氣田地面工程技術(shù)得到了進(jìn)一步的改革與發(fā)展。

首先，在基于低滲透油田經(jīng)濟(jì)開發(fā)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了低成本高效率的油田地面工程技術(shù)的革新。而低滲透油田地面工程技術(shù)是通過(guò)結(jié)合現(xiàn)代化先進(jìn)設(shè)備以及工藝配套技術(shù)得以有效實(shí)行的。例如，大慶油田地面工程技術(shù)在基于包括流程的優(yōu)化簡(jiǎn)化、工作措施的高效合一、集油處理等多項(xiàng)處理技術(shù)，突破了傳統(tǒng)的集油技術(shù)界限，實(shí)行了高效低耗能的進(jìn)展，從而為地面工程投資與管理節(jié)約了大量資金3。

其次，在基于包括燕汽設(shè)備、高溫技術(shù)以及能源創(chuàng)新應(yīng)用的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了稠油熱采油田地面工程技術(shù)的高效節(jié)能進(jìn)展。稠油熱采油田地面工程技術(shù)有效地提升了水資源、燃料資源的利用率，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境保護(hù)效益的提升。因此，該技術(shù)已得到了廣泛的應(yīng)用，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升做出巨大的貢獻(xiàn)。

與此同時(shí)，高含二氧化碳、低產(chǎn)低滲透氣、凝析氣等油氣田地面工程工藝技術(shù)及規(guī)模技術(shù)的進(jìn)展，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了不同類型、不同發(fā)展以及不同形式油氣田開發(fā)的應(yīng)用。而通過(guò)這些技術(shù)的研發(fā)與

應(yīng)用，在不同程度上為我國(guó)油氣田的開發(fā)與現(xiàn)代化建設(shè)提供了基礎(chǔ)保障。

此外，油氣田地面工程技術(shù)管理上也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、明確性、細(xì)致性的進(jìn)展，其中“標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)站場(chǎng)定型圖、科研新技術(shù)項(xiàng)目推廣、一體化集成裝置配置等”取得了突破性的成果，這在一定程度上實(shí)現(xiàn)了我國(guó)油氣團(tuán)員優(yōu)化的管理建設(shè)。

“十二五”形成的標(biāo)志性成果

1.稠油火驅(qū)地面配套技術(shù)體系

在國(guó)內(nèi)首次形成了稠油火驅(qū)地面配套技術(shù)體系，主要包括注空氣及配套調(diào)控、采出液?jiǎn)尉?jì)量和處理、注空氣及集輸管材優(yōu)選、采出氣在線監(jiān)測(cè)工藝、采出氣高效處理工藝、水平段溫度調(diào)控工藝、火驅(qū)生產(chǎn)地面系統(tǒng)調(diào)控等7項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)火驅(qū)地面技術(shù)發(fā)展方向，部分技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。稠油火驅(qū)地面技術(shù)體系已成功應(yīng)用于新疆紅淺火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)。

2. 重油開發(fā)地面技術(shù)體系

形成了重油降熟集輸一體化工藝、污水回用注汽鍋爐工藝和高礦化度污水防腐阻垢技術(shù)，實(shí)現(xiàn)重油就地輕度熱裂解，滿足自產(chǎn)摻稀油生產(chǎn)的需要，并可實(shí)現(xiàn)重油污水深度處理后資源化回用鍋爐，支持國(guó)內(nèi)及海外重油低成本開發(fā)生產(chǎn)。該技術(shù)系列實(shí)施后可使海外某區(qū)塊摻稀油系統(tǒng)由600km大循環(huán)優(yōu)化為油區(qū)內(nèi)80km小循環(huán)，不僅可以節(jié)省300km稀釋劑輸送管線投資和輸送費(fèi)用，而且也可以節(jié)省外購(gòu)稀釋劑6000bbl/d和摻稀油87260bbl/d，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3. 高酸性氣田開發(fā)生產(chǎn)地面技術(shù)體系

在國(guó)內(nèi)首次形成了高酸性氣圖開發(fā)生產(chǎn)地面技術(shù)體系，主要包括國(guó)產(chǎn)化脫碳溶劑及工藝包、液相氧化還原脫硫及硫回收工藝技術(shù)、還原吸收類含硫尾氣處理技術(shù)、高含H2S氣圖水處理工藝包、高酸性氣圖安全保障、富含硫氣田用825合金雙金屬?gòu)?fù)合管應(yīng)用技術(shù)、抗硫非金屬?gòu)?fù)合管材及其應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)，使中國(guó)石油在高酸性氣田開發(fā)建設(shè)方面由跟隨者變成并行者，高含H2S氣圖水處理工藝包H2S去除率達(dá)90%以上，減少?gòu)U氣排放90%以上；特別是高壓抗硫非金屬管材取得重大技術(shù)突破，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，可替代價(jià)格昂貴的雙金屬?gòu)?fù)合管，節(jié)省投資50%以上，推動(dòng)了酸性氣田管材應(yīng)用革命，成果達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平；還原吸收類含硫尾氣處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)西南油氣田凈化廠尾氣排放濃度和速率同時(shí)達(dá)標(biāo)，且總SO2排放量下降約60%。

4. 高壓凝析氣田地面技術(shù)體系

該技術(shù)體系主要包括凝析氣田帶液簡(jiǎn)化計(jì)量(圖3)、高壓凝析氣田高效凝液回收工藝流程、處理廠能量評(píng)價(jià)及用能優(yōu)化、凝析氣圖布局和集輸系統(tǒng)優(yōu)化、凝析氣圖管道沖刷防護(hù)和管道運(yùn)行監(jiān)控仿真5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，凝析氣田帶液簡(jiǎn)化計(jì)量氣相誤差絕對(duì)值的平均值為2.3%，均方根誤差為2.93%；液相誤差絕對(duì)值的平均值為4.03%，均方根誤差為5.04%，計(jì)量精度達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平；高壓凝析氣田高效凝液回收工藝流程，在原料氣壓力為6MPa、7MPa、8MPa時(shí)，主體裝置綜合能耗分別降低5.02%、8.86%、9.25%，取得了良好的節(jié)能降耗效果。

5. 煤層氣開發(fā)地面技術(shù)體系

形成了“分階段井口工藝、閥組串接、氣水分輸、按需增壓處理、就近銷售”的煤層氣總體集氣工藝模式，以及低壓集氣工藝設(shè)計(jì)方法、低成本關(guān)鍵設(shè)備和管材優(yōu)選技術(shù)、系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)、采出水處理技術(shù)、采氣管網(wǎng)濕氣排水技術(shù)、粉煤灰過(guò)濾技術(shù)、處理廠標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)7項(xiàng)煤層氣集輸配套技術(shù)，滿足了煤層氣井低產(chǎn)生產(chǎn)、低壓輸送、低成本建設(shè)的目標(biāo)要求。

6. 油氣混輸技術(shù)體系

該技術(shù)體系主要包括混輸軟件GOPSV2.0、三維仿真監(jiān)控系統(tǒng)軟件GOPOS V2.0及3000m3以上大型段塞流捕集技術(shù)。具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的油氣混輸軟件GOPSV2.0，軟件功能及計(jì)算精度均優(yōu)于國(guó)際著名OLGA軟件，水力、熱力計(jì)算結(jié)果精度分別比OLGA軟件提高了19%和14%，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，且售價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)外同類產(chǎn)品。該軟件已成功應(yīng)用于塔里木哈拉哈塘油田二期產(chǎn)能建設(shè)地面工程，使地面工程方案進(jìn)一步簡(jiǎn)化，節(jié)省了地面工程投資和運(yùn)行費(fèi)用。

7. 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)體系

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)體系主要包括標(biāo)準(zhǔn)化工程設(shè)計(jì)、規(guī)模化采購(gòu)、工廠化預(yù)制、組裝化施工、數(shù)字化建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)價(jià)、一體化裝置等應(yīng)用技術(shù)。其中標(biāo)準(zhǔn)化工程設(shè)計(jì)包括技術(shù)規(guī)定的制定、標(biāo)準(zhǔn)化模塊分解、定型圖設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)庫(kù)的建立、設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)選、三維設(shè)計(jì)軟件和相關(guān)計(jì)算軟件使用等內(nèi)容(圖4)1。

面臨問(wèn)題由于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷變化，油氣市場(chǎng)的發(fā)展格局也產(chǎn)生相應(yīng)變化。

油氣田開發(fā)自身具有的開發(fā)對(duì)象復(fù)雜性、開發(fā)技術(shù)高超性、管理部門協(xié)調(diào)性、油氣田種類多樣性特征，在一定程度上，增加了油氣田地面工程工藝技術(shù)以及操作流程的復(fù)雜性。同時(shí)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人文、資源的發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)對(duì)能源、自然資源包括水資源、土地資源等的進(jìn)一步調(diào)控與規(guī)劃，在一定程度上強(qiáng)化了油氣田地面工程技術(shù)高效性、節(jié)源性的發(fā)展需求，從而為地面工程規(guī)劃方案的制定，增加了困難性4。此外，目前我國(guó)油氣田地面建設(shè)技術(shù)及規(guī)模現(xiàn)對(duì)于其他國(guó)家大油田的發(fā)展具有一定的差異性，我國(guó)油氣田地面工程技術(shù)的數(shù)字化低成本技術(shù)尚不成熟，跟不上時(shí)代發(fā)展的要求2。

發(fā)展方向首先，推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步革新管理方式，雖然目前我國(guó)油氣田標(biāo)準(zhǔn)化工作設(shè)計(jì)的推廣與應(yīng)用得到了有效的發(fā)展，但是部分油氣田地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成果在應(yīng)用規(guī)模、發(fā)展水平與區(qū)域運(yùn)用上，仍存在一定的缺陷。因此，一體化集成裝置的進(jìn)一步研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)工作的轉(zhuǎn)變與管理，已成為當(dāng)今油氣田地面工程技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

其次，強(qiáng)化數(shù)字化低成本油氣田建設(shè)是我國(guó)油氣田現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵舉措，也是當(dāng)前油氣田高效性、節(jié)源性發(fā)展要求下的必然選擇。因此，在實(shí)行油氣田地面工程數(shù)字化建設(shè)時(shí)，應(yīng)有效的將產(chǎn)品質(zhì)置建設(shè)以及能源環(huán)境建設(shè)進(jìn)行有效結(jié)合，從而促進(jìn)雙自局面的產(chǎn)生。與此同時(shí)，企業(yè)在基于機(jī)制整合措施和優(yōu)化簡(jiǎn)化工作要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)引進(jìn)現(xiàn)今的管理與研發(fā)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化油田地面工程枝術(shù)上的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集、智能化監(jiān)控、預(yù)警以及一體化管理的功能。

同時(shí)，加強(qiáng)油氣田地面工程工藝技術(shù)的創(chuàng)新：在當(dāng)前社會(huì)需求下，創(chuàng)新已成為地面工程技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，在實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性發(fā)展過(guò)程中，要堅(jiān)持與地面工程重大工藝技術(shù)配套技術(shù)的研發(fā)，要堅(jiān)持油氣田地面工程能源開發(fā)技術(shù)配套工藝的研發(fā)，要進(jìn)一步優(yōu)化集油節(jié)水工藝以及脫水工藝的研發(fā)，加強(qiáng)資源利用率：在借鑒現(xiàn)今理念與地面工程技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)符合自身發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)與新產(chǎn)品的研究2。