徐深氣田地面工藝進(jìn)一步優(yōu)化簡(jiǎn)化措施

　　(本文作者：傅廣海 晁萌 中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司采氣分公司)

　　摘要：大慶油田徐深氣田自2004年試呆建設(shè)以來(lái)，地面工藝采用了多井集氣、單井輪換的簡(jiǎn)化集氣工藝。隨著氣田開發(fā)的不斷深入，將陸續(xù)動(dòng)用一些高壓低產(chǎn)區(qū)塊，如果按照現(xiàn)有開發(fā)模式，已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)，需要加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，降低投資，控制成本，實(shí)現(xiàn)氣田開發(fā)效益的最大化。為此，以地下地上一體化技術(shù)為核心，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，提出了徐深氣田地面工藝進(jìn)一步優(yōu)化簡(jiǎn)化措施：①針對(duì)性地應(yīng)用井下節(jié)流技術(shù);②簡(jiǎn)化氣液分離_T-藝;③簡(jiǎn)化緩蝕劑注入工藝;④優(yōu)化地面系統(tǒng)壓力。上述配套措施將為高壓低產(chǎn)區(qū)塊的有效動(dòng)用提供技術(shù)支持。

　　關(guān)鍵詞：徐深氣田;多井集氣;井下節(jié)流;優(yōu)化簡(jiǎn)化;地上地下一體化;效益最大化;儲(chǔ)量動(dòng)用

　　1 地面工程投資情況分析

　　目前，大慶油田徐深氣田已經(jīng)建成60多口氣井、11座集氣站、2座配氣站和1條集氣干線，氣田開發(fā)總投資由鉆井、完井和地面工程建設(shè)投資組成。其中，徐深氣田地面工程投資占總投資的35.8%，平均單井地面工程投資超過(guò)1000萬(wàn)元。

　　地面工程投資主要由站外采氣系統(tǒng)、集氣站和集氣管道投資組成，占了地面jT：=程建設(shè)總投資的86.45%，所占比例較高，分析有以下4個(gè)方面的原因：

　　1) 集氣干線輸氣規(guī)模按照氣田總體規(guī)劃規(guī)模建成，為后續(xù)產(chǎn)能預(yù)留的規(guī)模較大，是造成目前地面工程投資高的主要原因。

　　2) 集氣站節(jié)流前的管線和閥門等設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力均按自然關(guān)井壓力設(shè)計(jì)，壓力等級(jí)較高，造成站外采氣系統(tǒng)和集氣站投資偏高。

　　3) C02防腐措施增加了地面投資。徐深1和升深2-1區(qū)塊天然氣中C02含量(體積分?jǐn)?shù))為3%左右，采用緩蝕劑防腐工藝，建有緩蝕劑注入系統(tǒng)和腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，平均單井投資增加了26.4%;徐深8、徐深9區(qū)塊和汪深1區(qū)塊天然氣中C0。含量(體積分?jǐn)?shù))為4%～13%，采氣管線和高壓設(shè)備采用了316L不銹鋼材質(zhì)，平均單井投資增加了97.8%。

　　4) 徐深氣田地處高寒地區(qū)，采氣管道、集氣站內(nèi)的管線和設(shè)備采用了電熱帶伴熱，投資較高。

　　以上4方面原因增加了徐深氣田地面工程建設(shè)投資，但由于已開發(fā)區(qū)塊氣井產(chǎn)能較大，開發(fā)效益較好。隨著不斷開發(fā)建設(shè)，徐深氣田已探明未開發(fā)的儲(chǔ)層品位越來(lái)越差，如果按照現(xiàn)有模式開發(fā)建設(shè)，已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)有效開發(fā)。岡此，需要加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，降低投資，控制成本，實(shí)現(xiàn)氣田開發(fā)效益最大化。通過(guò)以上分析，地面工程投資所占比例較高，地面工藝的優(yōu)化簡(jiǎn)化對(duì)提高氣田整體開發(fā)效益意義重大，而集輸系統(tǒng)投資在地面工程中占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，因而優(yōu)化簡(jiǎn)化集輸系統(tǒng)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在。

　　2 地面工藝進(jìn)一步優(yōu)化簡(jiǎn)化的技術(shù)思路

　　2.1 應(yīng)用井下節(jié)流技術(shù)

　　2.1.1 針對(duì)性地應(yīng)用井下節(jié)流技術(shù)

　　通過(guò)在井簡(jiǎn)內(nèi)安裝井下節(jié)流器，充分利用地層熱能，降低采氣壓力，以達(dá)到降低地面集輸壓力、簡(jiǎn)化地面工藝和降低投資的目的[1～2]。根據(jù)徐深氣田地面建設(shè)現(xiàn)狀，確定井下節(jié)流運(yùn)行壓力機(jī)制，井口壓力控制在7.0MPa.

　　天然氣水合物防治效果主要受管輸壓力、溫度、流量和距離等因素影響。為此，根據(jù)埋地管道散熱損失情況，模擬計(jì)算管道沿程溫度變化情況，各參數(shù)范圍確定為：氣井產(chǎn)量為(1～10)×104m3/d;井口溫度為15～40℃;運(yùn)行壓力為7.0MPa;管道規(guī)格為Φ76mm×4mm;采氣管道長(zhǎng)度為0～3.0km;管道保溫材料為40mm硅酸巖棉殼;管道埋深為1.8m。

　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果[3]繪制出埋地采氣管道沿程溫度變化曲線(如圖1所示)。

　　井下節(jié)流后，在7.0MPa的運(yùn)行條件下，天然氣水合物生成溫度為16℃，而集氣站三甘醇脫水工藝要求進(jìn)塔溫度不能低于18℃，為此天然氣進(jìn)站溫度不能低于20℃。根據(jù)這種情況可以把圖1分為A、B、C區(qū)域：A區(qū)是節(jié)流后地面不需要采用天然氣水合物防治和加熱措施的氣井;B區(qū)是節(jié)流后地面不需要采用天然氣水合物防治措施，但需要加熱的氣井;C區(qū)是節(jié)流后地面需要采用天然氣水合物防治和加熱措施的氣井。

　　各區(qū)域特點(diǎn)為：

　　1) A區(qū)氣井的天然氣不伴熱直接進(jìn)站，不加熱直接脫水，可以取消采氣管道伴熱和站內(nèi)加熱工藝。不同產(chǎn)氣量和井口溫度允許采氣管道距離不同，其允許最長(zhǎng)距離見表1。

　　2) B區(qū)氣井的天然氣不伴熱直接進(jìn)站，需要加熱才能脫水，可以取消采氣管道伴熱。不同產(chǎn)氣量和井口溫度，允許采氣管道距離不同，其允許最長(zhǎng)距離見表2。

　　3) C區(qū)是氣井的天然氣需要伴熱進(jìn)站，需要加熱才能脫水。該區(qū)域的氣井可以從優(yōu)化伴熱工藝入手，降低投資，即采用預(yù)制電熱管道替代現(xiàn)場(chǎng)組合安裝的伴熱管道。

　　由于氣井的產(chǎn)量、溫度、壓力、產(chǎn)水量和輸送距離等參數(shù)不同，只能針對(duì)各自的特點(diǎn)有針對(duì)性地選擇地面工藝，才能真正地實(shí)現(xiàn)優(yōu)化簡(jiǎn)化的目的。

　　2.1.2 應(yīng)用井下節(jié)流技術(shù)優(yōu)化前后投資對(duì)比分析

　　以升深X集氣站為例進(jìn)行優(yōu)化前后投資對(duì)比分析。該站有6口井，采氣管道為7.851km，設(shè)計(jì)壓力均為29MPa，若采用井下節(jié)流技術(shù)，井口壓力降為7.0MPa，計(jì)算得到該集氣站加熱爐運(yùn)行參數(shù)見表3。

　　根據(jù)該站6口氣井的不同情況，可以采取以下幾方面優(yōu)化措施，來(lái)降低地面系統(tǒng)投資。

　　1) 6口氣井地面設(shè)計(jì)壓力為8.0MPa，取消一級(jí)節(jié)流工藝，采氣管道、閥門可減少地面投資。

　　2) 6口氣井取消緩蝕劑注入系統(tǒng)，可減少地面投資。

　　3) 升深1號(hào)井、升深2號(hào)井和升深3號(hào)井氣井采氣管道不需要伴熱，進(jìn)站后天然氣不需要加熱?？蓽p少電熱帶33.29km。

　　4) 升深4號(hào)井氣井采氣管道不需要伴熱，可減少電熱帶1.339km。

　　5) 升深5號(hào)井和升深6號(hào)井氣井采氣管道采用預(yù)制電熱管道，與電熱帶伴熱管道相比可以降低投資20%。

　　2.2 現(xiàn)有地面工藝基礎(chǔ)上的優(yōu)化簡(jiǎn)化思路

　　2.2.1 簡(jiǎn)化氣液分離工藝

　　徐深氣田采用一級(jí)旋流分離和二級(jí)過(guò)濾(聚結(jié))分離工藝，個(gè)別產(chǎn)水量高的集氣站還有初級(jí)分離工藝，分離工藝投資占集氣站總投資的11%，從集氣站生產(chǎn)運(yùn)行情況分析來(lái)看，可以從2方面對(duì)氣液分離工藝進(jìn)行優(yōu)化[4]。

　　1) 取消試采計(jì)量分離器，降低地面投資。已建集氣站均建有2臺(tái)同規(guī)格的計(jì)量分離器，其中1臺(tái)是為試采井能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)計(jì)量而增加的，但從單井計(jì)量的準(zhǔn)確性來(lái)看，輪換計(jì)量可以滿足試采的要求。因此，以后集氣站建設(shè)可以取消試采計(jì)量分離器。

　　2) 采用新的分離工藝，減少分離級(jí)數(shù)。針對(duì)產(chǎn)水量偏高的氣井，采用了重力分離器進(jìn)行初級(jí)分離，增加了地面投資，如采用適用于大液量、分離精度高的分離器，可以優(yōu)化地面分離工藝，減少投資。

　　2.2.2 簡(jiǎn)化緩蝕劑注入工藝

　　徐深氣田緩蝕劑注入工藝采用了單泵對(duì)單井的注入方式，便于生產(chǎn)管理，但存在一些不利因素：①緩蝕劑注入系統(tǒng)增加了投資。緩蝕劑注入系統(tǒng)主要有儲(chǔ)罐、加藥泵、加藥管道和井口注入工藝4部分組成，平均單井投資超過(guò)100萬(wàn)元;②緩蝕劑加注過(guò)程中易造成緩蝕劑的浪費(fèi)，在加注過(guò)程中加藥管道內(nèi)充滿藥劑，Φ38mm×5.5mm的加藥管道內(nèi)存液量為1.1m3/km，由于井口經(jīng)常注醇解凍，這部分藥劑經(jīng)常被替換，造成了浪費(fèi)。

　　為控制地面建設(shè)投資，減少緩蝕劑消耗，對(duì)緩蝕劑注入工藝進(jìn)行優(yōu)化簡(jiǎn)化[8]：①采用單泵對(duì)多井加注工藝，簡(jiǎn)化泵注工藝;②采用加藥車或點(diǎn)滴注入方式直接在井口加注，簡(jiǎn)化注入系統(tǒng)。

　　2.2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)地面系統(tǒng)壓力

　　徐深氣田的集氣壓力是按氣井井口的關(guān)井壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致采氣管道，進(jìn)站閥組、加熱爐等工藝都按高壓設(shè)計(jì)，增加了工藝的安全性，但同時(shí)高壓也增加了地面建設(shè)投資，如果按照井口節(jié)流后的壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)，降低集氣系統(tǒng)壓力，可以適當(dāng)減少采氣管道、閥門、加熱爐的建設(shè)費(fèi)用。

　　以升深Y集氣站5口井為例，采氣管道共7.851km，設(shè)計(jì)壓力均為29MPa，若按照節(jié)流后壓力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，投資將有所降低。對(duì)比結(jié)果如表4所示。

　　優(yōu)化后可以降低采氣管道、閥門和加熱爐的工程投資，平均單井投資可降低2.3%。

　　3 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

　　根據(jù)徐深氣田投產(chǎn)以來(lái)的運(yùn)行情況，結(jié)合徐深氣田的開發(fā)特點(diǎn)和生產(chǎn)管理中存在問(wèn)題，提出了以下優(yōu)化簡(jiǎn)化思路，以降低地面工程建設(shè)投資，進(jìn)而提高氣田開發(fā)效益。

　　1) 應(yīng)用井下節(jié)流技術(shù)大幅度降低地面工程系統(tǒng)的集輸壓力，有效優(yōu)化簡(jiǎn)化集輸工藝，降低投資。

　　2) 地面工程系統(tǒng)按照開井壓力設(shè)計(jì)是降壓集輸、降低投資的前提。

　　3) 大力推廣應(yīng)用新工藝、新技術(shù)，如加藥、伴熱和分離等工藝技術(shù)，優(yōu)化簡(jiǎn)化需要全方位考慮。

　　4) 地面工藝的優(yōu)化簡(jiǎn)化不以犧牲安全為代價(jià)，但是需要從加強(qiáng)管理來(lái)適應(yīng)。

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　　(本文作者：傅廣海 晁萌 中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司采氣分公司)