苏里格气田是我国已发现的最大的天然气气田,位于内蒙古鄂尔多斯境内,北起敖包加罕,南至定边,东到桃利庙,西达鄂托克前旗,勘探面积为 4×104 km2,天然气资源量近 4 ×1012 m3 。苏里格气田发现以后,经过 3 年多的前期评价和大量开发试验,证明苏里格气田是非均质性极强的致密砂岩岩性气田,经济有效开发难度很大[1]。2005 年,长庆油田公司坚持“面对现实、依靠科技、创新机制、简化开采,走低成本开发路子”的工作思路,大力推动机制创新、技术创新、管理创新、建设创新。集成创新了以高精度二维地震技术、快速钻井技术、井下节流技术为核心技术的 12 项开发配套技术[2];引入长庆石油勘探局、辽河石油勘探局、四川石油管理局、大港油田集团公司、华北石油管理局 5 个单位,与长庆油田公司合作开发苏里格气田,形成了“5 +1”合作开发模式和“六统一、三共享”的管理模式;经过艰难探索和大量试验,逐步形成了苏里格气田开发工程建设管理模式。苏里格气田 2006 年开始规模建产,当年建成 10 ×108 m3/a 产能生产规模,2007 年建成 35.5 ×108 m3/a 生产能力, 2008 年建成 80×108 m3/a 生产能力,2010 年将建成 100 ×108 m3/a 以上生产能力,规划整体建成 200 ×108 m3/a 以上生产能力。

长庆油田公司是中国石油的地区分公司之一,主营鄂尔多斯盆地油气勘探、开发、生产、储运和销售业务。2000 年以来,长庆油田公司进入“油气并举、快速发展”的时期,2007 年公司年产油气当量突破 2 000 ×104 t,是近年来我国陆上油气储量产量增长速度最快的油田。长庆油田公司已经制 2010 年年产油气当量实现 3 000 ×104 t/a,并保持持续增长,稳步发展的规划。根据发展规划,长庆油气田开发步伐将进一步加快,产能建设工作量大幅攀升,全面推广苏里格气田开发地面工程建设管理模式,具有十分重要的意义。

《1 长庆油气田开发的特点》

1 长庆油气田开发的特点

《1.1 油气田属于“三低”油气田,开发难度大》

1.1 油气田属于“三低”油气田,开发难度大

长庆油气藏具有典型的低渗、低压、低丰度(简称“三低”) 特征,渗透率在 0.1~3 mD 之间。长庆油田公司把盆地内渗透率低于 0.5 mD,井深 2 000 m 左右的油田称为特低渗透油田;油气藏压力系数普遍偏低,多为 0.62~0.9;油气井自然产能低或无自然产能,必须压裂改造;储层丰度低,单井控制储量少,单井产量低,油井日均产量 2~3 t,气井日均产量 2 ×104~4 ×104 m3,经济有效开发的难度较大。近年来,长庆油气田渗透率不断降低,油田开发以超低渗透油藏为主要方向,气田开发以苏里格气田为主要方向。

《1.2 井站数量多,建设工作量巨大》

1.2 井站数量多,建设工作量巨大

低渗透油气田开发的一个特点是多井低产,井站数量多。长庆油田公司已规划了 2015 年原油生产能力达到 2 500 ×104 t/a 以上,天然气生产能力达到 300 ×108 m3/a 以上的发展目标。从 2009 年到 2015 年的 8 年期间,规划新建油气田产能 400 ×104 t/a 以上,年建井 8 000 口左右,集气站、联合站、净化厂建设工作量十分巨大,设计、建设任务艰巨。大规模的地面建设需要探索一套新的设计理念和标准化、规范化的设计手段及施工方法,实现设计水平、建设水平、管理水平的全面突破。

《1.3 滚动开发,提高生产效率难度大》

1.3 滚动开发,提高生产效率难度大

长庆油气田与国内其他油气田开发的显著差别是滚动开发建设。其他很多油田都为构造性油藏,一次性井网部署到位,一次性地面井站部署、建设到位。长庆油田公司在油田开发过程中基本上不做开发地震,气田开发虽然辅助开发地震,但是开发方式主要靠滚动钻井,靠以滚动为特征的预探评价来发现含油富集区,从而实现规模建产。油气田生产效率,特别是新井时率,受到预探评价以及滚动开发进度对地面场站建设进度的影响,生产效率、时率相对较低。

《2 油气田开发建设中的工程管理创新》

2 油气田开发建设中的工程管理创新

《2.1 苏里格气田开发工程管理模式创新内容》

2.1 苏里格气田开发工程管理模式创新内容

2.1.1 标准化设计

标准化设计就是根据地面井站的功能和流程,设计一套通用、标准、相对稳定、适用于地面建设的指导性和操作性文件。标准化设计做到统一工艺流程、统一平面布局、统一模块划分、统一安装尺寸、统一型号规格、统一配套标准。标准化设计的核心是工艺流程通用化、井站平面标准化、工艺设备定型化、安装预配模块化、建设标准统一化、生产管理数字化。在设计过程中,对建设内容、建设规模、建设标准进行归类,形成标准化井、标准化集气站(见图 1)平面布置、集气工艺流程以及设备配套建设标准。标准化设计的关键是工艺设备定型,按照井站平面标准化设计,对压缩机、旋进漩涡流量计、阀门、天然气发电机、变送器、管阀配件等标准设备进行工艺参数定型,对井口高低压紧急截断阀、无线传输等非标准设备进行安装尺寸定型,保证了工艺设备的标准化、系列化、插件化。比如对集气站内分离器区模块(见图 2)就是对标准集气站内关键装置的工艺设备定型。

《图1》

图1 标准化集气站布局

Fig.1 The layout of standardized gas-gathering station

《图2》

图2 分离器区模块

Fig.2 The modular of separaton area

2.1.2 模块化建设

模块化建设主要是根据油气站场各个工艺环节的划分,对不同的单体设备、不同规模的处理模块进行定型设计,在模块定型设计的基础上,按单体模块进行预制。首先将标准化设计中的工艺过程划分为模块,比如集气站总机关预制模块(如图 3 所示),再根据加工、焊接、在线检测、运输、组装要求,将模块分解为组件。其次是建立模块化预制工厂,按照标准设计实现自动化和机械化作业预制模块,按照施工工艺合理组配置流水资源,确保工序衔接,流向顺畅,操作简捷、高效、可靠,做到工序作业流水化。在预制过程中,编制模块化施工技术手册,应用模块化预制工艺卡,统一工作流程,统一工序检验标准,做到过程控制程序化,组件装配成便于运输的最大模块出厂,做到模块出厂成品化。模块在现场以插件形式安装,比如分离器现场拼装(见图 4),现场工作量少,有利于快速建设,同时便于维修和抢修。

《图3》

图3 总机关预制模块

Fig.3 The prefabrication modular of central mechanism

《图4》

图4 数字化管理平台

Fig.4 The platform of digitalization management

2.1.3 数字化管理

数字化管理主要是集成运用信息技术、自控技术,实现油气田生产数据自动录入、方案自动生成、运行自动控制、异常自动报警、单井电子巡井,主要由数据传输系统、远程开关井系统、气井配产与动态预测系统、生产管理系统 4 部分组成。数据自动录入主要指气田生产有关的气井、集气站、计量站、管网、处理厂运行数据能够实时采集进入指挥中心的数据库中。方案自动生成能够实现单井产能评价与配产、动态预测,自动生成多井组合优化配产方案,以实现气井的最优化管理。异常自动报警主要通过对井、集气站、管线、处理厂的设备装置的生产实时运行状况的监视,系统能够在装置出现异常时及时向指挥中心的管理人员报警。运行自动控制实现了远程自动开、关井,也可以当装置运行出现异常时能够及时对设备进行控制。单井电子巡井通过安装在井场的视频摄像头定时拍摄井场静态图像,通过数传电台发送到集气站、控制中心,控制平台接收系统通过图像识别技术将对图像进行处理并显示、存储,并结合该井油压、套压、流量等实时数据进行判断,分析井场是否有异常状态的出现。苏里格气田通过以上技术的应用,达到了对整个气田生产过程的自动化管理,实现了气田管理的数字化。

2.1.4 市场化服务

市场化服务的本质是市场配置资源。长庆油田公司坚持按照市场配置资源,依靠市场化的力量建设大油气田。近两年,无论是产能建设,还是关键设备的定型,都是依靠市场来配置资源。长庆油田公司强化市场引导和管理,严把施工队伍“入口关”,严格资质审查,严格准入管理,构建了公开、公平、透明的招投标平台;严格执行过程监管,建立施工队伍业绩档案,择优录用施工队伍;加强对承包商的管理,加大监督、监理工作力度,防范安全环保和法律风险,确保了受控运行,构建了规范、有序、高效、健康的建设市场。

《2.2 苏里格气田开发中工程管理模式与传统建设模式的比较》

2.2 苏里格气田开发中工程管理模式与传统建设模式的比较

在长庆油田公司,传统的油气田开发建设工程设计基本上是“订单式”,建设是“流程式”,管理是“劳动密集型”,服务是“一对一”的关联交易,建设速度、效益都比较差,已经不能适应油田大规模建设的需要。“标准化设计、模块化建设、数字化管理、市场化服务”在苏里格气田开发建设过程中的推广应用,取得了良好的效果,解决了传统模式中存在的问题。

2.2.1 标准化设计与传统“订单式”设计的比较

标准化设计解决了传统“订单式”设计速度慢、设计深度不足的问题。传统设计模式是在钻井工程完成以后,设计人员根据地质情况进行地面工程的设计,由于设计工作量大,在一般设计上耗费了大量的人力和脑力,不仅速度慢,而且设计个性化、多样化不利于规模建设以及后期生产管理的高效运行。标准化设计通过对建设内容、建设规模、建设标准进行归类,形成了科学化、标准化、系列化的图版,设计人员能更多的从事深度设计,有利于提高设计速度,提高设计深度,使标准化设计向更优、更好的方向发展。

2.2.2 模块化建设与传统“流程式” 建设模式的比较

传统“流程式”建设模式,主要是现场施工、排队施工,交叉作业、并行作业范围有限,资源分配不够合理。模块化建设实现了插件式快速拼装,现场作业量大幅降低,单站工艺安装施工工期由原来的 45 d 降低到 15 d 以内,集气站平均较原施工周期提前两个月,单井井口安装周期平均缩短约 50 %,生产效率和建设质量大幅度提高,综合成本得到有效降低。苏里格气田模块化预制厂采用自动焊接后,焊接效率高,质量好,焊口一次合格率从约 92 % 提高到 96 % 以上,预配质量大幅度提高,有效控制了组件的焊接变形和整体组装尺寸精度,同时减少现场高空作业、交叉作业和现场动火连头频率,降低了施工的安全风险,确保了施工全过程安全生产,提高了安全管理水平。

在模块化建设的基础上,长庆油田公司配套形成了标准化预算和规模化采购模式。标准化预算围绕标准化设计,制订统一的造价计价指标体系,形成单元化、模块化和产品化的预算体系。规模化采购以设计选型定型和部署、投资运行计划为依据,提前落实资源,锁定供应商,扩大采购比价范围,通过调整优化器材设备的计划、采购、储运、质检和供应流程,提高采购质量、效率,降低采购成本。

2.2.3 数字化管理与传统“劳动密集型” 管理的比较

传统“劳动密集型”管理主要依靠员工驻守井场站场,实行现场管理为主。数字化管理依靠信息技术和自控技术,一是提高了管理水平,运用先进技术,油气田动态检测监控水平大幅提高,资料的数量、质量和品质显著提升,有利于油气田的高效开发。二是提高了生产运行自控水平,精简了组织机构,减少了员工的劳动强度,同时也降低了操作成本。三是油气田所在地生态相对脆弱,数字化减少了大量人类活动,有利于保护环境,实现开发资源与保护环境的和谐。

2.2.4 市场化服务与传统 “一对一”服务的比较

传统的“一对一”工程技术服务在工作量上、价格上、运行机制上采用关联交易模式,管理成本高,运行效率低。市场化服务依靠竞争机制,工程技术服务单位研发、推广和应用新技术的积极性,施工进度、施工质量大幅度提高,解决了油气田施工能力短缺的问题,提高了苏里格气田规模建产的速度。同时市场配置资源对主要设备的定型化、系列化以及投资费用的降低起到了重要作用,单井综合建井周期(钻井、试气、地面建设)由原来的 130 d 缩短 80 d,综合投资控制在 800 万元以内,集气站综合投资控制在 2 000 万元以内。

《2.3 全面推广苏里格气田开发工程管理模式的成熟条件》

2.3 全面推广苏里格气田开发工程管理模式的成熟条件

地质认识、工艺模式的成型。鄂尔多斯盆地地层总体上是一个西倾大单斜,目前发现的 90 % 以上油气储量都分布在伊陕斜坡,储层面积大而整装,平面上呈南油北气分布格局,储层相对比较稳定,这一地质认识有利于标准化设计工作的开展。同时,经过 30 多年的发展,长庆油田公司已经探索形成了一套符合长庆低渗透油气田开发特点、符合规范的地面建设模式,地面建设技术标准已经成熟。

《3 结语》

3 结语

长庆油气田开发全面试验应用取得初步成效。2008 年,长庆油田公司共部署钻井 7 000 多口,进尺 1 800 多万米,油田内部工作量比 2007 年增长了  80 %,依靠标准化设计、模块化建设、数字化管理、市场化服务,油田建设速度不断创造新的纪录,日钻井进尺超过 7 ×104 m,平均 7 d 完钻一口 2 000 m 深的油井,15 d 完钻一口 3 000 m 以上的气井,1 个月建成一座集气站,3 个月建成一座联合站,半年建成一座大型的天然气处理厂,适应了油田快速发展和大规模建设的需要。下一步的工作方向是:

《3.1 标准化设计水平应该不断提高,实现持续进步》

3.1 标准化设计水平应该不断提高,实现持续进步

设计是建设模式创新的基础和源头。标准化设计的目的是不断提高设计的速度、质量和效率,通过标准化固化现有技术进步的成果,同时在新标准基础上实现持续发展和进步。

《3.2 因地制宜,扩大模块化建设规模,提高效益》

3.2 因地制宜,扩大模块化建设规模,提高效益

除了模块划分和工序流水两个质量控制的关键环节外,影响模块化建设效果的因素还包括模块的预制方式、预制规模。今后,要选择适合的预制地点、工艺模式以及组织形式,扩大预制规模,提高综合效益。

《3.3 提高数字化决策和管理的能力与水平》

3.3 提高数字化决策和管理的能力与水平

完善数字化手段和平台,建立包括勘探、开发、生产、建设一体化数据库,提供油田各专业检索,提高信息的深度利用水平,完善专家辅助决策系统,提高油气田自我诊断、就地控制和远程管理的能力和水平。

《3.4 强化管理,形成互利共赢、竞争有序的市场秩序》

3.4 强化管理,形成互利共赢、竞争有序的市场秩序

培育市场主体,与施工能力强、管理水平高、质量信誉佳的企业建立长期稳定战略合作伙伴关系,作为大油气田建设的基本骨干力量。同时,树立与相关利益方互利共赢的理念,建立市场秩序规则,形成市场价格机制,在全社会配置资源,推动大规模建设。

《3.5 坚持以人为本,提高员工整体素质,建设大油气田》

3.5 坚持以人为本,提高员工整体素质,建设大油气田

长庆油田公司已经制订了发展蓝图,实现发展目标,需要工程建设管理的不断创新,需要每个员工都成为创新主体,积极营造全体员工参与创新的氛围,注重提高员工的整体素质,注重实现员工的切身利益,团结凝聚各方力量,为油田发展提供可靠的人力资源保障,推动发展大油田、建设大气田,实现建设我国重要能源生产基地的目标。