蘇里格氣田地面工藝模式的形成與發(fā)展

　　(本文作者：趙勇1 王曉榮1 王憲文1 梁博羽1 張波1 馬海賓1 熊禮暉2 1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司蘇里格氣田研究中心;2.中國(guó)石油大學(xué) 北京)

　　摘要：蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西部，具有典型的“三低”(低滲透率、低壓力、低豐度)特征，采用常規(guī)方式開采，難以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)。為了經(jīng)濟(jì)有效地開發(fā)該氣田，在攻克了多種技術(shù)難題的基礎(chǔ)上，以低成本開發(fā)為指導(dǎo)思想，形成了“井下節(jié)流、井口不加熱、不注醇、中低壓集氣、井口帶液計(jì)量、井間串接、常溫分離、二級(jí)增壓、集中處理”等獨(dú)具特色的蘇里格氣田地面工藝建設(shè)模式。同時(shí)在建設(shè)過程中，大力實(shí)施數(shù)字化管理，全面推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化建設(shè)、數(shù)字化管理、市場(chǎng)化服務(wù)，有效地控制了成本，降低了投資，滿足了該氣田大規(guī)模開發(fā)建設(shè)的需要，極大地提升了氣田管理和規(guī)模建設(shè)的水平和能力。

　　關(guān)鍵詞：蘇里格氣田;地面工藝;建設(shè)模式;集輸流程;經(jīng)濟(jì)效益;標(biāo)準(zhǔn)化;模塊化

　　鄂爾多斯盆地蘇里格氣田是一個(gè)低滲透率、低壓力、低豐度，以河流砂體為主體儲(chǔ)層的致密巖性氣藏，非均質(zhì)性強(qiáng)。采用常規(guī)方式開發(fā)，投資大，難以實(shí)現(xiàn)有效開發(fā)。因此，低成本是蘇里格氣田實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)的唯一選擇，尋求新的地面工藝建設(shè)模式成為氣田開發(fā)工作的重點(diǎn)。由于該氣田單井產(chǎn)量低，為了提高氣田采收率，必然加密井網(wǎng)，氣田將由成千上萬口氣井組成。如果采用人工巡井方式，不僅巡井工作量大，消耗人力資源多，而且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣田生產(chǎn)的有效監(jiān)控，生產(chǎn)、安全、環(huán)境保護(hù)都無法保障。為解決后期人工巡井、人力資源消耗、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等一系列問題，必須開發(fā)一套“數(shù)字化管理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)氣田管理數(shù)字化。該氣田采用的“5+1”(5個(gè)合作單位，1個(gè)長(zhǎng)慶油田公司)合作開發(fā)新機(jī)制，雖然加快了氣田開發(fā)進(jìn)程，但同時(shí)也帶來了地面工藝流程建設(shè)的差異。因此，建立統(tǒng)一的工藝流程、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)尤為迫切。

　　1 低成本地面工藝模式的形成

　　1.1 開發(fā)初期面臨的問題

　　傳統(tǒng)的天然氣田開發(fā)地面流程是井口加熱、高壓集輸、地面節(jié)流、脫水計(jì)量、地面注醇等，工藝復(fù)雜，建設(shè)費(fèi)用高。蘇里格氣田2002年開始進(jìn)行試采和地面建設(shè)先導(dǎo)性試驗(yàn)，結(jié)合了氣質(zhì)組分相同、同是上古生界氣田的榆林氣田的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和成熟的工藝技術(shù)。但試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)存在以下一系列問題：氣井壓力下降快、產(chǎn)量低、攜液能力差、采氣管線水合物堵塞頻繁;氣井間壓力、產(chǎn)量差異大;投資大、運(yùn)行成本高。因此，對(duì)于蘇里格這種低滲透砂巖氣藏，必須簡(jiǎn)化地面工藝流程，降低開發(fā)成本，尋求一種可實(shí)現(xiàn)蘇里格氣田經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)的新地面工藝模式[1]。

　　1.2 氣田開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)開展情況

　　1.2.1 井口加熱節(jié)流、采氣管道保溫或注醇不保溫中壓集氣工藝試驗(yàn)

　　2003年進(jìn)行了井口無人值守、簡(jiǎn)易井口加熱爐加熱節(jié)流工藝試驗(yàn)。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了一些問題：冬季采氣管線發(fā)生水合物堵塞的頻率很高;加熱爐維護(hù)管理非常困難，運(yùn)行費(fèi)用也很高，不利于冬季安全生產(chǎn)。

　　1.2.2 井下節(jié)流、井口加熱、中壓集氣工藝試驗(yàn)

　　2004年初開展了井下節(jié)流試驗(yàn)，井下高壓天然氣進(jìn)行節(jié)流，充分利用地層溫度對(duì)節(jié)流后低壓、低溫天然氣進(jìn)行加熱，既能防止井筒高壓天然氣發(fā)生水合物堵塞，又充分利用了地層溫度對(duì)節(jié)流后低溫天然氣進(jìn)行加熱，節(jié)約了能源。

　　1.2.3 井下節(jié)流、井口不加熱、中壓集氣工藝試驗(yàn)

　　在井下節(jié)流試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了井下節(jié)流、井口不加熱、井口注醇、中壓集氣]==藝試驗(yàn)。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，井口可以取消加熱爐，只在必要時(shí)期實(shí)施注醇措施，也能保證中壓集氣正常生產(chǎn)。

　　1.2.4 井口不加熱、不注醇、采氣管道不保溫，多井單管串接低壓集氣工藝試驗(yàn)

　　通過2002—2004年3 a的開發(fā)試驗(yàn)，逐漸摸清了蘇里格氣田地層壓力變化情況。為了簡(jiǎn)化井口注醇系統(tǒng)，提出了以“多井串接集氣工藝”為核心的地面集輸工藝模式，取消了集中注醇系統(tǒng)，單井地面建設(shè)投資大大降低。

　　1.3 低成本開發(fā)模式的形成

　　通過5a的試采、評(píng)價(jià)試驗(yàn)和專題研究工作，蘇里格氣田地面集輸工藝構(gòu)想逐漸形成[2]，特別是井下節(jié)流工藝的規(guī)?；瘧?yīng)用，為進(jìn)一步簡(jiǎn)化地面集輸工藝提

　　供了新的技術(shù)條件和優(yōu)勢(shì)。優(yōu)化工藝，簡(jiǎn)化流程，降低投資，減少運(yùn)行成本，走低成本開發(fā)的道路，為蘇里格氣田有效開發(fā)找到了方向。

　　由于采氣管道、注醇管道投資比例達(dá)到了50%以上。因此，簡(jiǎn)化單井到集氣站的工藝流程是集輸工藝簡(jiǎn)化的關(guān)鍵。針對(duì)蘇里格氣田“三低”特點(diǎn)，借鑒油田開發(fā)常用的閥組采油、二級(jí)布站的集輸模式，中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司2003年提出了叢式井、閥組集氣工藝思路，可簡(jiǎn)化井場(chǎng)、減少采氣管線長(zhǎng)度、減少集氣站數(shù)量、減少管理點(diǎn)的諸多優(yōu)勢(shì)，大幅度節(jié)約了開發(fā)成本。同時(shí)開展設(shè)備系列化、模塊化的研究，均取得了突破性進(jìn)展。

　　蘇里格氣田近5a在集輸工藝上的試驗(yàn)與研究證明，走“工藝優(yōu)化、流程簡(jiǎn)化”之路是可行的，不僅可以大幅度降低建設(shè)成本，同時(shí)可大大降低運(yùn)行成本，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)的目的。

　　2 地面工藝模式核心技術(shù)

　　2.1 蘇里格氣田井下節(jié)流技術(shù)

　　井下節(jié)流技術(shù)是防止井筒形成水合物而造成井筒堵塞的一項(xiàng)技術(shù)[3]。該技術(shù)有以下優(yōu)勢(shì)：①可以大幅度降低地面管線運(yùn)行壓力、有效防止天然氣水合物的形成;②不需要建設(shè)注醇系統(tǒng);③氣井生產(chǎn)時(shí)不需要井口加熱爐，有利于防止地層激動(dòng)和井間干擾;④在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)地面壓力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)配，簡(jiǎn)化優(yōu)化地面工藝流程;⑤降低建設(shè)投資和生產(chǎn)成本。

　　蘇里格氣田地面工藝先后經(jīng)歷了高壓集氣、集中注醇防治水合物;井口加熱、井口針閥節(jié)流配以流動(dòng)注醇車注醇防止水合物以及井下節(jié)流防止水合物堵塞3個(gè)階段。從2004年開始，通過改進(jìn)節(jié)流器、投撈設(shè)備橇裝化、井口超壓保護(hù)等一系列技術(shù)攻關(guān)及配套完善，目前95%以上的生產(chǎn)井都采用了井下節(jié)流技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用。該技術(shù)已成為蘇里格氣田經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　2.2 中、低壓集氣工藝

　　針對(duì)蘇里格氣田“三低”特點(diǎn)，科研人員積極探尋集氣工藝新模式——即充分利用井下節(jié)流工藝創(chuàng)造的條件，實(shí)現(xiàn)了井口不加熱、不注醇、采氣管道不保溫的中低壓集氣工藝技術(shù)。該工藝主要是對(duì)井口到集氣站的集輸系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，優(yōu)化了集氣工藝。井口既沒有加熱爐，也沒有注醇系統(tǒng)，井口及采氣管道均不需要保溫、注醇，簡(jiǎn)化了水合物防治工藝。

　　2.3 井間串接集氣

　　針對(duì)蘇里格氣田井?dāng)?shù)多、井距小的特點(diǎn)，為節(jié)省成本，長(zhǎng)慶油田公司探索形成了“井間串接、就近插輸?shù)臉錉畹孛娌蓺夤芫W(wǎng)布置技術(shù)”[4]。首先根據(jù)有利區(qū)開發(fā)井的井網(wǎng)，建設(shè)主干采氣管線，并預(yù)留便于采氣支管接入的法蘭，開發(fā)井之間采用井間串接方式，在“滾動(dòng)開發(fā)”和“局部加密”過程中，新建井采取就近插輸方式，逐步形成樹枝狀的管網(wǎng)布置形式。

　　蘇里格氣田布井橫排距離約600m縱排約800m，單井到采氣干管采用就近插入接法，接人點(diǎn)較多，不利于滾動(dòng)開發(fā)。而井間串接放射狀管網(wǎng)具有采氣干管上開口少，且串接全在井場(chǎng)完成的優(yōu)勢(shì)，接入新井不會(huì)影響采氣干管正常運(yùn)行，更為適應(yīng)蘇里格氣田滾動(dòng)開發(fā)的需求，所以一般采用井間串接放射狀管網(wǎng)(圖1)。

　　2.4 二級(jí)增壓工藝

　　由于單井壓縮系統(tǒng)投資巨大、能耗嚴(yán)重、管理點(diǎn)多，長(zhǎng)慶油田公司根據(jù)技術(shù)研究和方案對(duì)比，采用在集氣站、天然氣處理廠“兩地兩級(jí)”的增壓方式，既滿足了中低壓集氣的要求，又滿足了丙烷脫烴脫水的需要。增壓工藝是低壓氣田的核心技術(shù)，對(duì)集輸管網(wǎng)的建設(shè)影響較大，對(duì)降低地面工程投資起著重要的作用。

　　2.5 井口緊急截?cái)嗉夹g(shù)

　　井下節(jié)流工藝在蘇里格氣田大規(guī)模應(yīng)用。該工藝井底與地面采氣管線采用高、低壓兩個(gè)壓力系統(tǒng)。由于采氣管線設(shè)計(jì)壓力為中壓，一旦節(jié)流器失效，井口壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采氣管線的設(shè)計(jì)壓力，存在很大安全隱患。為此，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)試驗(yàn)論證，在每口單井設(shè)置了高低壓緊急關(guān)斷閥(圖2)。高低壓截?cái)嚅y的安全保護(hù)作用大大提高了氣井及采氣管道的安全可靠性。

　　1) 在井口節(jié)流針閥后安裝高低壓安全截?cái)嚅y，如果井下節(jié)流裝置失效，井底高壓迅速傳遞到井口，當(dāng)壓力高過設(shè)定值時(shí)，閥門就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，確保中壓系統(tǒng)安全運(yùn)行。

　　2) 當(dāng)采氣管道出現(xiàn)意外事故時(shí)，管道壓力會(huì)很快下降，低于設(shè)定值時(shí)，高低壓截?cái)嚅y自動(dòng)關(guān)閉，避免了井口天然氣的大量泄漏。

　　3 地面工藝模式特色技術(shù)

　　3.1 氣田數(shù)字化建設(shè)

　　根據(jù)蘇里格氣田的地質(zhì)條件，隨著氣田產(chǎn)建規(guī)模的增大，開發(fā)生產(chǎn)井?dāng)?shù)逐漸增多，要有效管理好上萬平方千米面積內(nèi)的上萬口井，降低操作成本、精簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)和人員、提高工作效率、提高生產(chǎn)安全性，必須實(shí)現(xiàn)氣田管理數(shù)字化。

　　蘇里格氣田2006年開展了井口數(shù)據(jù)采集和無線傳輸系統(tǒng)的研發(fā)和試驗(yàn)，并成功研制了一套智能化生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)(圖3)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、方案自動(dòng)生成、氣井實(shí)時(shí)診斷、單井電子巡井、遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、資料安全共享。

　　蘇里格氣田實(shí)施管理數(shù)字化后可以精簡(jiǎn)組織機(jī)構(gòu)、減少勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)安全性、降低操作成本。此外還可以大大減少人員及車輛在草原上的活動(dòng)頻率，有利于保護(hù)草原生態(tài)環(huán)境，為創(chuàng)造能源與環(huán)境的和諧、建設(shè)綠色氣田提供了技術(shù)支持。

　　3.2 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化施工

　　大型低滲透砂巖氣藏開發(fā)井?dāng)?shù)多，地面建設(shè)工作量大，建設(shè)區(qū)域分散，作業(yè)距離長(zhǎng)。長(zhǎng)慶油田公司2006年在實(shí)踐探索中提出了以“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化施工”為特點(diǎn)的地面建設(shè)工藝技術(shù)[5]，2007年后得到推廣應(yīng)用，效果良好。該地面建設(shè)工藝技術(shù)的成功應(yīng)用，加快了蘇里格氣田地面工程的建設(shè)速度，創(chuàng)建了大型氣田建設(shè)新模式，實(shí)現(xiàn)了油田建設(shè)領(lǐng)域的重大變革。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　經(jīng)過5a的不懈努力和研究攻關(guān)，蘇里格氣田地面工程取得了突破性的進(jìn)展，確定了獨(dú)具蘇里格特色的氣田集輸系統(tǒng)流程。該模式的成功應(yīng)用，大大節(jié)約了單井生產(chǎn)成本，確保了氣田、氣井冬季生產(chǎn)平穩(wěn)，有效降低了地面建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)了氣田經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)，對(duì)我國(guó)今后開發(fā)類似氣田具有重大的借鑒意義。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 冉新權(quán)，何光懷.關(guān)鍵技術(shù)突破，集成技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)蘇里格氣田規(guī)模有效開發(fā)[J].天然氣工業(yè)，2007，27(12)：1-5.

　　[2] 劉子兵，劉神，王遇冬.低溫分離工藝在榆林氣田天然氣集輸中的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè)，2003，23(4)：103-106.

　　[3] 吳革生，王效明，韓東，等.井下節(jié)流技術(shù)在長(zhǎng)慶氣田試驗(yàn)研究及應(yīng)用[J].天然氣工業(yè)，2005，25(4)：65-67.

　　[4] 楊光，劉襪，王登海，等.蘇里格氣田單井采氣管網(wǎng)串接技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2007，27(12)：128-129.

　　[5] 冉新權(quán)，朱天壽，劉稀，等.蘇里格氣田地面系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2008，19(4)：1-3，6.

　　[6] 劉神，楊光，王登海，等.蘇里格氣田地面系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)[J].天然氣工業(yè)，2007，27(12)：124-125.

　　(本文作者：趙勇1 王曉榮1 王憲文1 梁博羽1 張波1 馬海賓1 熊禮暉2 1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司蘇里格氣田研究中心;2.中國(guó)石油大學(xué) 北京)