长庆油田站场橇装集成化设计研究探讨

2013-10-29冯白羽王荣敏

石油工程建设 2013年4期

冯白羽，林罡，王荣敏

（西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安 710018）

1 长庆油田地面建设面临的挑战

（1）产建规模大。长庆油田正处于建设 “西部大庆”的关键时期，2012年底年产油气当量突破4 500万t，要实现2015年具备年产油气当量5 000万t的生产能力，这要求每年新建产能500～600万t，原油产量以100～200万t速度逐年递增，年均钻井近8 000口，新井当年贡献率23.21%～38.7%，年均新建各类站场150座、井场1 000座以上，相当于每年新增一个中型油田，极大地考验着长庆油田现有的设计和施工能力。

（2）有效施工周期短。长庆油田对产能建设提出了 “36911”的总体目标，地面建设的最佳时间是每年5～10月份，由于滚动开发的特点，部分站场的规模到每年6、7月份才能确定，且油区属大陆性季风气候，降水多集中在夏、秋季节，有效施工周期缩短，生产组织难度大，对设计的前瞻性和科学性提出了更高的要求。

（3）建设成本高。长庆油田属低渗、低压、低丰度的三低油气藏，地质条件复杂，建设环境又属于沙漠或黄土高原地区，地面建设依托条件差，万吨产建的油、水井数多，建设工程量大，建设成本高。如何从地面设计源头上降低建设成本成为亟需解决的问题。

2 长庆油田站场橇装集成化设计的可行性

面对长庆油田大规模、高速度、短周期、快节奏的滚动开发建设形势，如何有效控制建设成本，协调规模化建设和滚动调整的矛盾，提高地面系统的建设水平、速度和质量成为长庆油田大发展面临的关键难题。传统的地面工程设计思路和建设模式已难以适应新形势的要求。经过多年的探索实践，发展了标准化设计技术，促进了油气田的高效开发。

伴随着标准化设计技术的发展，橇装集成化设备应运而生，并以其功能集成、结构橇装、智能控制、提前预制、建设快捷、投产迅速、节约占地、节省投资、重复使用和节能环保等特点，保证了质量、速度、安全、效益的统一。

2.1 国内外成功应用橇装集成设备的案例

目前，国内各大油田均有成功应用橇装集成设备的案例，大庆油田有“四合一”与 “五合一”集成装置、加热增压一体化集成装置和单井拉油集成装置，其中 “四合一”集成装置外输低含水油，“五合一”集成装置外输净化油，使原油处理流程得到简化，提高了外围小区块油田的经济效益；辽河油田应用一体化计量接转集成装置，替代了常规小型接转站；冀东油田推广橇装预制化，满足了陆上至人工岛设备高效运输的要求；中海油总公司海上作业平台多采用橇装设备。

国外橇装技术的应用已有40多年的历史，前苏联、美国、加拿大在油气田建设中所用的各种装备和设施，大都采用整体预制橇装式。前苏联在西西伯利亚油气田建设中，采用橇装技术后，施工工期缩短50%～90%，现场用工量减少40%～50%，工程造价降低18%～23%，基建投资减少30% ～40%。

2.2 长庆油田的小型橇装集成装置提供了借鉴经验

长庆油田吸取国内外油气田橇装集成设备和技术的成功经验，在不断优化站场布局、简化地面工艺的基础上，通过近几年的科研攻关，目前已形成了以数字化橇装增压集成装置[1]为代表的5大类23种油气田一体化橇装集成设备，技术处于国内领先水平。油田主要一体化橇装集成设备见表1。

表1 长庆油田主要一体化橇装集成设备类别

在坚持 “综合投资少，建设速度快，自动化管理，运维方便，调用灵活”的前提下，小型橇装集成设备的规格系列得到进一步发展完善。截至目前，仅数字化橇装增压集成装置就有12种能满足油田新建产能建设需求，投入油田生产应用近130台。同时，国内石油石化行业首台适用于低渗透油田无伴生气区块经济开发的橇装增压集成装置也于2012年2月6日成功下线，将在老油田的 “大马拉小车”站场改造中大显身手。

小型橇装集成设备适应了油田高效、快速、低成本开发的要求，同时也为进一步推进大中型一体化橇装集成装置的研发和应用提供了借鉴经验。

3 大中型站场橇装集成化设计的总体思路

面对 “大规模开发、大油田管理”的建设生产形势，贯彻落实长庆低渗透油气田 “低成本、集约化”开发战略和 “标准化设计、模块化建设、数字化管理、市场化运作”建设思路，借鉴小型橇装集成装置的成功经验，长庆油田在地面建设方面进一步对大中型站场橇装集成化设计进行了探索。

（1）工艺流程优化简化。主要目的是在满足生产功能的前提下降低建设投资。通过近几年超低渗油藏的开发建设实践，工艺流程得到了大大简化，如接转站、脱水站取消了储罐，实现了泵—泵的输送工艺；部分工艺设备实现露天化布置（如输油泵），工艺流程优化简化减少了土建工程量，缩短了建设时间。

（2）设备橇装化。根据优化简化后的工艺流程，结合设备尺寸的大小，综合考虑预制、运输、施工等因素，合理组成橇装单元。在单台货运车不能拉运的条件下，设备橇装通过采用工厂预制、分体货运、现场拼接的方式来满足需求。

（3）设备集成化。在优化简化和橇装化的基础上，将一些功能相似、尺寸相对较小的设备与阀门和管道进行集成，实现功能集成。

3.1 接转站橇装集成化设计研究探讨

接转站是集输系统的骨架站场，规模大，辖井多，工艺较为复杂，具有收球、加热、缓冲、外输、计量、加药、事故储存等功能。随着近几年标准化设计工作的开展，接转站的工艺流程已实现标准化，见图1。

通过对工艺流程及主要设备功能的深入分析，考虑将分离缓冲罐、加热炉、伴生气分离器、外输泵、配电箱、工艺管道、阀门集成于一体化装置中，代替原有流程，实现油气混合物的过滤、加热、分离、增压等功能，并完成多种工艺流程切换。根据工艺要求，对橇装管道进行合理布局，优化设计。接转站橇装集成后，接转站的平面布局可得到进一步优化，预计占地面积减少43%，建设周期缩短74%，工程投资降低22%。

图1 接转站工艺流程优化示意

3.2 脱水站橇装集成化设计研究探讨

脱水站除具备接转站的功能外，其主要功能是进行原油脱水，在目前多层系开发的地面工艺中，脱水站主要有两大流程，一是对侏罗系地层采出原油采用沉降罐进行脱水，二是对三叠系地层采出原油采用两室分离缓冲罐和三相分离器串联进行脱水。

通过对工艺流程主要设备功能的深入分析，考虑将三相分离器、加热炉、伴生气分离器、外输泵、配电箱、工艺管道、阀门集成于一体装置中，代替原有脱水站流程，同时实现油气混合物的过滤、加热、分离、脱水、增压、控制等功能，并完成多种工艺流程切换（见图2）。脱水站橇装集成后，预计占地面积减少45%，建设周期减少75%，工程投资降低20%。

4 小型联合站橇装集成化设计研究探讨

结合中小型站场橇装集成化的设计思路，在对小型联合站进行橇装集成化设计之前，应合理确定站场规模，综合考虑集输、水处理及回注等系统的规模，拟选用设计规模为15万t/a的小型联合站作为本次橇装集成化设计研究的主要对象。

图2 脱水站工艺流程优化示意

小型联合站的集输工艺流程与脱水站一致，与脱水站橇装集成化设计不同的是，小型联合站的设备尺寸较大，不易组橇。综合考虑，拟对总机关、收球装置进行组橇，形成来油橇装集成装置；对两室分离缓冲罐与伴生气分离器进行组橇，形成脱水橇装集成装置；对外输泵、外输流量计及管道阀门等进行组橇，形成外输橇装集成装置。组橇后工艺流程优化见图3。