李慶* 孫鐵民

（中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院）

一體化集成裝置在油氣田地面工程優(yōu)化中的應用及發(fā)展方向

李慶* 孫鐵民

（中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院）

油氣田地面工程一體化集成裝置的研發(fā)和推廣即將在中國石油全面開展起來，但對油氣田一體化集成裝置尚無統(tǒng)一、明確的定義，在實際的研發(fā)和應用過程中也存在許多問題。論述了一體化集成裝置的作用，對油氣田地面工程一體化集成裝置的概念和內涵進行了闡述。針對一體化集成裝置的應用現(xiàn)狀，分析了存在的問題，提出了今后的發(fā)展方向，為進一步加大一體化集成裝置的研發(fā)和推廣，統(tǒng)一認識、明確目標，更好地開展工作起到指導和借鑒作用。

油氣田地面工程；一體化；集成裝置；應用；概念；發(fā)展方向

隨著油氣田勘探開發(fā)和地面建設逐漸向偏、遠、散、小和低滲透油氣田發(fā)展，地面工程的優(yōu)化簡化顯得越來越重要。近年來，油氣田地面工藝技術不斷進步，地面工程建設領域在工藝與技術、功能與構成、生產(chǎn)方式及管理體系等方面也在發(fā)生變化，一體化集成裝置就是在油氣田開發(fā)和建設新形勢下應運而生的。2010年5月，油氣田地面工程一體化集成裝置的研發(fā)和推廣在中國石油正式啟動，目前已經(jīng)取得了初步的成果，但由于對油氣田一體化集成裝置尚無統(tǒng)一、明確的定義，在實際的研發(fā)和應用過程中也存在許多問題。在今后的工作中為了統(tǒng)一認識、明確目標，更好地開展一體化集成裝置的研發(fā)和推廣應用工作，有必要研究現(xiàn)狀，分析存在的問題，明確油氣田地面工程一體化集成裝置的概念和內涵，提出今后的發(fā)展方向。

1 一體化集成裝置的作用

在新區(qū)產(chǎn)能建設中，有相當一部分屬于偏、遠、散、小和低滲透油氣田，在這些油氣田的地面建設中，中小型站場數(shù)量較多，中小型站場的操作管理人員、建設費用和運行成本占地面系統(tǒng)總體指標比重很大。傳統(tǒng)的中小型站場在設計思路、建設和管理方式上大多效仿大型站場：采用單一功能設施，設備、廠房按照場站設計相關防火規(guī)范進行平面布置，站內設備多、設備間距較大，通過管網(wǎng)連接，設置多個管理崗位，實施專人定崗值守，從而導致工程量大、設計和建設工期長、土地占用多、用工總量多、建設投資和運行成本控制難度大。因此，中小型站場的優(yōu)化簡化，是油氣田地面工程優(yōu)化簡化工作的重點和關鍵之一。

一體化集成裝置可用于油氣集輸、注水、污水處理、伴生氣回收、天然氣處理和供配電等主體及配套工程，替代油氣田規(guī)模較小的常規(guī)中小型接轉站、增壓站、注水站、污水處理站、稠油注汽接轉站、集氣站等以及大中型站場的部分生產(chǎn)裝置和配套設施，如中小型天然氣脫水裝置、天然氣脫硫裝置、儀表風凈化裝置、制氮裝置、熱媒爐裝置、加藥裝置等。

推廣應用一體化集成裝置，對于優(yōu)化簡化地面工藝、縮短建設周期、節(jié)約工程用地、減少用工總量、控制投資和成本、轉變地面建設和管理方式具有重要作用。特別是對于偏、遠、散、小等開發(fā)經(jīng)濟性相對較差的區(qū)塊或地處惡劣環(huán)境、地形復雜的油氣田區(qū)塊，如果依然采用常規(guī)的建站和生產(chǎn)管理模式，在投資上、工程建設上和生產(chǎn)管理上必然具有一定的難度。在這種情況下，采用一體化集成處理裝置，既能滿足生產(chǎn)要求，又具有技術和經(jīng)濟上的可行性和合理性，因此具有重要的現(xiàn)實意義。

2 一體化集成裝置的應用效果

在20世紀80、90年代，一體化集成裝置就已經(jīng)在油氣田中有所應用，例如油氣田常用的加藥裝置、儀表風裝置、小型污水處理裝置等，后來又引進并最終國產(chǎn)化小型橇裝三甘醇脫水裝置。目前，這些裝置已經(jīng)大量應用于油氣田地面建設中，經(jīng)過多年的生產(chǎn)運行，裝置已經(jīng)非常成熟。但由于這些一體化集成裝置在油氣田地面生產(chǎn)中所起的作用以及應用領域均比較有限，僅限于替代常規(guī)油氣田生產(chǎn)設施的生產(chǎn)單元，對地面工程整體的優(yōu)化簡化影響相對較小，因此，并沒有得到更廣泛的關注。在一段時期內，油氣田地面工程一體化集成裝置的發(fā)展比較緩慢。

2009年，長慶油田為滿足油氣快速上產(chǎn)、高效開發(fā)和現(xiàn)代化管理的需要，在優(yōu)化簡化的基礎上，積極創(chuàng)新地面建設和管理理念，結合本油田生產(chǎn)實際需要，研發(fā)了“一體化增壓集成裝置”，該裝置集油氣分離、加熱、緩沖、增壓等多功能于一體，代替了常規(guī)的接轉站，實現(xiàn)了低產(chǎn)低滲透油田地面集輸工藝技術和管理上的重大突破。長慶油田接轉站集成前后的工藝流程對比見圖 1。長慶油田接轉站集成前后相關技術經(jīng)濟指標對比見表1。

圖1 長慶油田接轉站集成前后的工藝流程對比

長慶油田“一體化增壓集成裝置”的成功經(jīng)驗，充分說明一體化集成裝置在油氣田地面工程優(yōu)化簡化中可以起到更大的作用，用于替代小規(guī)模的中小型站場可以得到比替代常規(guī)生產(chǎn)單元更好的效果。由此，在中國石油范圍內，各油氣田紛紛開展一體化集成裝置的研發(fā)和推廣工作，一體化集成裝置得到了快速發(fā)展。

表1 長慶油田接轉站集成前后相關技術經(jīng)濟指標對比

3 一體化集成裝置存在的問題

在推廣實施中，通過對現(xiàn)有的一體化集成裝置的構成、功能、應用效果等方面的分析，可以看出，有些一體化集成裝置還存在以下幾方面的問題：

3.1 一體化集成程度不夠

有的一體化集成裝置實際為功能單一的常規(guī)橇裝裝置，一體化集成程度不夠，如各種分離器橇、單井罐橇等。有的一體化集成裝置由多個單獨的橇裝設備組成，沒有采用緊密布置，實際為橇裝裝置組裝化安裝，并非為一體化集成裝置。

3.2 工藝優(yōu)化不足，設計尚不完善

恒流配水工藝是替代傳統(tǒng)配水間的有效手段。有的一體化裝置仍然采用傳統(tǒng)的配水間工藝，沒有充分體現(xiàn)優(yōu)化、簡化的新技術。有的一體化集成注水裝置，沒有設計反沖洗流程，功能不完整，導致裝置運行一段時間后，水質過濾后仍然不達標。

3.3 設施復雜，成本過高

有的一體化集成裝置設計得比較復雜，雖然提高了原裝置的設計等級，卻增加了管理的難度和設備的投資。例如，某數(shù)字化計量橇，集成設備較多，結構復雜，單井計量精度大大超出標準規(guī)范要求，不但使投資大幅度增加，而且增加了管理的難度。

3.4 橇裝水平還有待提高

有的一體化集成裝置布局結構不合理，增大了集成裝置的外形尺寸和占地面積，同時存在不便于運行維護的問題。

3.5 命名比較混亂，功能界限不嚴密

目前，一體化裝置大多采用“數(shù)字化”、“智能”、“自動”、“新型”、“一體化”、“橇裝”、“集成”、“多功能”、“合一”等詞，命名比較混亂、隨意，容易誤導，不利于裝置的推廣應用。

3.6 適應性、通用性還需要進一步拓展

目前，一體化集成裝置的系列化還不完善，適用范圍還有一定的限制，更大范圍的推廣應用還有一定的困難。同時，各油氣田研發(fā)的一體化集成裝置的通用性較差，值得在不同油氣田推廣應用的不多。由于缺乏相應的標準、規(guī)范依據(jù)，目前不能滿足產(chǎn)品鑒定的要求，因此，不利于一體化集成裝置的推廣和發(fā)展。

4 一體化集成裝置的概念及內涵

油氣田地面工程一體化集成裝置是指應用于油氣田地面生產(chǎn)的一類設施，結合油氣田地面工程的建設規(guī)模和工藝流程的優(yōu)化簡化，通過將機械技術、電工技術、自控技術、信息技術等有機結合、高度集成，根據(jù)功能目標對各功能單元進行合理配置與布局，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的基礎上，自成系統(tǒng)，獨立完成油氣田地面工程中常規(guī)需要一個中小型站場或大型站場中多個生產(chǎn)單元共同完成的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的全部功能。

因此，油氣田地面工程一體化集成裝置并非是簡單的設備橇裝化或橇裝設備組裝化，油氣田地面工程一體化集成裝置應具有以下基本特征：

4.1 多功能

一是，機械功能。機械功能是一體化集成裝置的主體和實現(xiàn)裝置功能的基礎，包括機、泵等動設備，容器、罐等靜設備。如果油氣田生產(chǎn)壓力較高，可以不包含主要動設備；二是，動力功能。依據(jù)裝置的生產(chǎn)要求，為裝置提供能量和動力，以使裝置正常運行，包括電、液、氣等動力源，在有條件時，盡量依托現(xiàn)有的動力源；三是，熱力功能。根據(jù)站場的性質和生產(chǎn)要求，能夠滿足油氣加熱的功能；四是，數(shù)據(jù)采集和測量功能。為裝置提供運行控制所需的各種信息，一般由測量儀器或儀表來實現(xiàn)；五是，數(shù)據(jù)處理和控制功能。根據(jù)裝置的功能和性能要求，對運行數(shù)據(jù)進行處理，以實現(xiàn)對裝置運行的合理控制，主要由計算機軟硬件和相應的接口組成。

4.2 一體化

多個原來相互獨立的功能實體通過一定方式結合成為一個單一實體，與一體化集成前對比，能夠大幅度減少占地面積，并且具有結構緊湊、布置靈活、安裝方便等特點。對于較大型的一體化集成裝置，為便于預制和運輸，可以拆分成幾個單體橇裝模塊，現(xiàn)場組裝。

4.3 自動化

裝置的正常生產(chǎn)運行無需人工操作，便能自動完成生產(chǎn)信息采集、測量、控制、保護和監(jiān)測等功能，并可根據(jù)需要實現(xiàn)在線分析、實時自動控制、智能調節(jié)等高級功能。對于大型站場內部的一體化集成裝置，可以結合整個站場的自控要求和自控系統(tǒng)統(tǒng)一設計。

5 發(fā)展方向

在對現(xiàn)有的一體化集成裝置進行進一步的改進和完善的基礎上，今后的研發(fā)推廣目標和工作方向應包括但并不限于以下幾個方面：

一是，油氣分輸（混輸）一體化集成增壓裝置，替代常規(guī)中小型接轉站；稠油開發(fā)地面轉油、蒸汽分配、計量一體化集成裝置，替代常規(guī)注汽接轉站。

二是，氣田集氣、分離、計量一體化集成裝置，替代常規(guī)集氣站；一體化天然氣脫水裝置、天然氣脫硫裝置、放空氣回收裝置等，替代常規(guī)的處理單元。

三是，一體化油氣田污水（清水）處理裝置及注水裝置，替代常規(guī)污水（清水）處理及注水站。

四是，研究高效可靠的混輸、處理和計量設備，使一體化集成裝置的適應性更強。

五是，研究高效化學藥劑，保證在處理設施體積較小的情況下，能夠使原油脫水效果、含油污水處理效果達到相關標準要求。

六是，研究一體化集成裝置的系列化，可以適應不同的油、氣、水物性及不同的規(guī)模，使其推廣應用更加廣泛。

七是，制定相關的標準規(guī)范，使一體化集成裝置更加安全、可靠，使其穩(wěn)定發(fā)展。

6 結語

一體化集成裝置在油氣田地面生產(chǎn)中的應用，起到了優(yōu)化簡化的作用，促進了管理方式的轉變，具有廣闊的發(fā)展前景。但不能片面地擴大一體化集成裝置的作用和適用范圍，并非所有的地面生產(chǎn)設施都適宜于由一體化集成裝置來替代。一體化集成裝置作為常規(guī)油氣田生產(chǎn)設施的補充，應注意到其適用條件和范圍，即偏、遠、散、小區(qū)塊的中小型站場或常規(guī)大中型站場中的生產(chǎn)單元，在達到一定規(guī)模條件時，采用常規(guī)設計、量體裁衣更具有合理性。因此，應從油氣田生產(chǎn)實際出發(fā)，結合生產(chǎn)規(guī)模、功能需求和地域條件開展一體化集成裝置的研發(fā)和推廣，確保其在油氣田地面建設中發(fā)揮更大的作用。

The development and application of integrated installation will be carried out widely in CNPC. But there was no unified and clear definition for the integrated installation so far. The functions，concept，and contents of the integrated installation were described. According to the current status of the application，existing problems were analyzed and the development directions were put forward. It could be a guide and reference for the development of the integrated installation in order to unify the recognition，make clear the objectives，and intensify the research and development work.

Application of Integrated Installation to the Optimization of Oil and Gas Field Surface Facilities

Li Qing，et al.

李慶等. 一體化集成裝置在油氣田地面工程優(yōu)化中的應用及發(fā)展方向. 石油規(guī)劃設計，2011，22（5）：12～14

TE49

A

1004-2970（2011）05-0012-03

* 李慶，男，高級工程師。1992年畢業(yè)于石油大學石油儲運專業(yè)，獲學士學位，1995年畢業(yè)于大慶石油學院熱能工程專業(yè)，獲碩士學位，現(xiàn)在中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院油氣田所工作。地址：北京市海淀區(qū)志新西路3號，100083。E-mail：li-qing@petrochina.com.cn

2011-03-17

郜婕