油氣田地面工程科技攻關進展及發展方向

油氣地面工程是油氣田開發生產大系統中的一個子系統，是油氣開發生產中的一個必要環節，是實現高效開發、體現開發效果和經濟技術水平的重要方面，是降低投資控制成本、提高開發效益的重要手段。

油氣田地面工程主要有6方面作用：一是實現產能建設目標；二是體現開發技術水平；三是錄取開發生產數據；四是保障安全高效生產；五是實現合格油氣產品達標外銷；六是實現采出水回注及達標排放。

“十二五”期間，廣大地面工程技術人員以提高地面工程技術水平和油氣田開發效益為己任，積極開拓進取、勇于創新，在優化簡化、標準化設計技術研發與應用、地面重大科研攻關、標準規范制修訂等方面取得了長足的進步，滿足了高含水油田、三次采油油田、稠油熱采油田、低滲透油田，以及“三高”氣田、低產低滲氣田、凝析氣田等開發生產的需要，實現了創新驅動發展。期間，地面科研人員更加注重地面技術研發的頂層設計，在科技管理部的指導下，中國石油天然氣股份有限公司規劃總院完成了中國石油天然氣集團公司重大科技項目“油氣地面工程技術研究與應用”頂層設計工作，并牽頭組織大慶油田、新疆油田、西南油氣田、石油管工程技術研究院和寰球工程公司等研發團隊，在中國石油勘探與生產分公司的大力支持下，針對稠油火驅開發、重油開發、高酸性氣田開發、凝析氣田開發和油氣混輸等方面存在的地面工程關鍵技術問題，以及地面標準規范缺失、油氣田地面工程技術經濟指標不適用等開展了聯合技術攻關。創新形成稠油火驅地面配套、重油低成本開發、凝析氣田簡化、高酸性氣田安全開發、油氣混輸五大技術系列，制定一系列標準規范和技術導則。項目達到了“成果一流、管理一流、效益一流”，研究成果實現了理論技術、應用實效和創新能力三大提升。經過5年艱苦攻關，形成了五大地面主體技術系列、39項關鍵技術、39件專利、6項技術秘密、8套軟件、22項機理模型、29項標準。

1油氣地面工程“十二五”形成的標志性成果

1.1稠油火驅地面配套技術體系

在國內首次形成了稠油火驅地面配套技術體系，主要包括注空氣及配套調控、采出液單井計量和處理、注空氣及集輸管材優選、采出氣在線監測工藝、采出氣高效處理工藝、水平段溫度調控工藝、火驅生產地面系統調控等7項關鍵技術，引領了國內火驅地面技術發展方向，部分技術達到國際先進水平。稠油火驅地面技術體系已成功應用于新疆紅淺火驅先導試驗區?；痱尩孛婕斕幚砉に嚵鞒桃妶D1。

圖1.稠油火驅地面集輸處理工藝流程

1.2重油開發地面技術體系

形成了重油降黏集輸一體化工藝、污水回用注汽鍋爐工藝和高礦化度污水防腐阻垢技術，實現重油就地輕度熱裂解，滿足自產摻稀油生產的需要，并可實現重油污水深度處理后資源化回用鍋爐，支持國內及海外重油低成本開發生產。該技術系列實施后可使海外某區塊摻稀油系統由600km大循環優化為油區內80km小循環，不僅可以節省300km稀釋劑輸送管線投資和輸送費用，而且也可以節省外購稀釋劑6000bbl/d和摻稀稀油87260bbl/d，具有良好的經濟效益。

1.3高酸性氣田開發生產地面技術體系

在國內首次形成了高酸性氣田開發生產地面技術體系，主要包括國產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、還原吸收類含硫尾氣處理技術、高含H2S氣田水處理工藝包、高酸性氣田安全保障、高含硫氣田用825合金雙金屬復合管應用技術、抗硫非金屬復合管材及其應用等關鍵技術，使中國石油在高酸性氣田開發建設方面由跟隨者變成并行者，高含H2S氣田水處理工藝包H2S去除率達90%以上，減少廢氣排放90%以上；特別是高壓抗硫非金屬管材取得重大技術突破，填補了國內空白，可替代價格昂貴的雙金屬復合管，節省投資50%以上，推動了酸性氣田管材應用革命，成果達到國內領先水平；還原吸收類含硫尾氣處理技術可實現西南油氣田凈化廠尾氣排放濃度和速率同時達標，且總SO2排放量下降約60%。氣田水閃蒸處理流程見圖2。

圖2.氣田水閃蒸處理流程

1.4高壓凝析氣田地面技術體系

該技術體系主要包括凝析氣田帶液簡化計量（圖3）、高壓凝析氣田高效凝液回收工藝流程、處理廠能量評價及用能優化、凝析氣田布局和集輸系統優化、凝析氣田管道沖刷防護和管道運行監控仿真5項關鍵技術?，F場測試表明，凝析氣田帶液簡化計量氣相誤差絕對值的平均值為2.3%，均方根誤差為2.93%；液相誤差絕對值的平均值為4.03%，均方根誤差為5.04%，計量精度達到了國際先進水平；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，主體裝置綜合能耗分別降低5.02%、8.86%、9.25%，取得了良好的節能降耗效果。

圖3.TTWGF 兩相流量計圖

1.5煤層氣開發地面技術體系

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計方法、低成本關鍵設備和管材優選技術、系統優化技術、采出水處理技術、采氣管網濕氣排水技術、粉煤灰過濾技術、處理廠標準化設計7項煤層氣集輸配套技術，滿足了煤層氣井低產生產、低壓輸送、低成本建設的目標要求。

1.6油氣混輸技術體系

該技術體系主要包括混輸軟件GOPSV2.0、三維仿真監控系統軟件GOPOSV2.0及3000m3以上大型段塞流捕集技術。具有自主知識產權的油氣混輸軟件GOPSV2.0，軟件功能及計算精度均優于國際著名OLGA軟件，水力、熱力計算結果精度分別比OLGA軟件提高了19%和14%，達到國際先進水平，且售價遠遠低于國外同類產品。該軟件已成功應用于塔里木哈拉哈塘油田二期產能建設地面工程，使地面工程方案進一步簡化，節省了地面工程投資和運行費用。

1.7標準化設計技術體系標準化設計技術體系

主要包括標準化工程設計、規?；少?、工廠化預制、組裝化施工、數字化建設、標準化計價、一體化裝置等應用技術。其中標準化工程設計包括技術規定的制定、標準化模塊分解、定型圖設計、基礎庫的建立、設計參數優選、三維設計軟件和相關計算軟件使用等內容（圖4）。

圖4.模塊組裝標準化站場示意圖

2取得的主要成效

2.1支持了新的油氣開發方式，節省投資、降低運行費用

稠油火驅開發作為稠油油田開采新的開發方式在國內剛剛起步，截至2013年12月底，稠油火驅開發，累計注空氣1.25×10⁸m³，產油4.42×10⁴t。與注蒸汽開采技術相比，減少CO₂排放量4.81×10⁴t，3年取得了3555.2萬元的經濟效益。同時，該技術可支持新疆風城3.6×10⁸t超稠油儲量高效、清潔開發，具有廣泛的應用前景和顯著的經濟效益。特別是首次研制的低成本高壓帶液簡化計量裝置，不僅簡化了凝析氣田地面計量系統，而且計量誤差小于國際同類產品，成本僅為國外產品25%，實現凝析氣田集輸系統革命性簡化，降低投資和能耗達5%以上；研發的高壓凝析氣田凝液高效回收工藝流程可節能5%以上。帶液簡化計量裝置已在塔里木和田河和迪那氣田應用，其中在迪那2氣田兩座集氣站計量工藝改造方案中應用3臺，節省投資78%。

煤層氣地面技術研究成果已成功應用于鄭莊9×108m3/a、韓城5×10⁸m³/a以及保德12×10⁸m³/a產能工程建設中，規范和優化了煤層氣地面工程建設，單井地面工程投資節省了31.8%。同時，煤層氣地面工程建設采用標準化設計、模塊化建設后，可縮短建設周期約30%。標準化設計技術經過8年實踐，取得了十分豐碩的成果。與常規建設模式相比，縮短了設計周期40%，縮短了施工周期25%，節約投資101.8億元，節約土地64km²（9.6萬畝），節能114×10⁴t標準煤，減少新增用工47661人；2015年工程質量檢查中實測點一次檢測合格率達97.5%，與開展標準化設計前的2007年相比提高了6.4個百分點，提高了工程質量。

2.2解決了部分安全環保問題，具有一定的環保和社會效益

采用硫回收尾氣處理新工藝技術后可實現西南油氣田天然氣凈化廠尾氣排放濃度和速率同時達標，總SO2排放量下降約60%；高含H2S氣田水處理工藝包H₂S去除率達90%以上，減少廢氣排放90%以上；CO₂氣田脫碳復配型活化MDEA高效脫碳溶劑及低能耗脫碳工藝包，填補了國內技術空白，成功應用于長嶺氣田三期工程，脫碳溶液再生能耗低（耗蒸汽僅為27kg/m³），為目前國內所有同類脫碳脫硫工藝中最低，裝置能耗僅為3.82MJ/m³；形成825合金雙金屬復合管成套應用技術及抗硫非金屬管材應用技術，從材質本身解決高含硫氣田腐蝕性控制難題，為高酸性氣田開發提供了技術保障。

2.3培養和鍛煉了一批核心技術研究人員，提高了自主研發和創新能力

通過持續科研攻關，在稠油火驅、高酸性氣田和凝析氣田開發，以及油氣混輸設計與應用等方面鍛煉了隊伍，培養造就了一批高素質專業人才，明顯提升了地面自主研發和創新能力，將為公司主營業務發展提供強有力的人才保障。

3地面工程技術發展方向

中國石油油氣田地面系統已建成比較完善的主體及配套工程，地面建設規模、總體布局、工藝技術、自控水平等基本滿足了油氣田不同開發階段生產的需要，“流程密閉高效、低成本低能耗、安全環保智能可靠”將是地面工程技術今后發展方向，具體主要體現在以下幾方面：

（1）高含水老油田地面工藝技術發展將朝著低溫、低能耗、低排放、低成本方向發展。
（2）低、特低滲透油田地面工藝技術將朝著標準化、橇裝化、模塊化和集成化方向發展。
（3）稠、超稠油地面技術將朝著污水回用、高溫余熱綜合利用、火驅尾氣低成處理方向發展。
（4）復雜天然氣藏地面技術將朝著低能耗處理、尾氣達標排放、產品高附加值利用方向發展。
（5）復合驅采油地面技術將朝著流程簡化、低成本化、污水資源化利用方向發展。
（6）地面數字化管理是提高油氣田生產管理水平、減輕操作人員勞動強度、降低操作成本的一項重要手段，“十三五”期間，地面工程應大力推廣低成本數字化建設技術。
（7）地面站場及管道完整性管理是實現本質安全、降低投資控制成本的重要手段，也將是地面工程“十三五”期間重點開展的一項工作。
（8）提高油氣密閉率、減少天然氣放空、實現污泥無害化資源化利用等低碳節能綠色發展方式也將是地面工程今后重要發展方向。

4結束語

中國石油主營業務迅猛發展，為地面科技進步提供了新的發展空間，“十二五”期間，通過科研攻關，破解了稠油油田、重油油田、凝析氣田、高酸性氣田及煤層氣田開發地面技術瓶頸，為公司天然氣業務快速發展和原油穩產提供了技術支撐?！笆濉逼陂g，在廣大地面科技人員不懈努力下，通過地面技術創新，將進一步支撐地面核心技術的不斷進步和發展，滿足油氣開發方式轉變和低成本油氣生產的需要。

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