第五节 油气田地面工程
第五节 油气田地面工程
油气田地面工程技术主要包括原油集输与处理，油田气集输与处理，油田水处理三大主体工程技术和相应配套的供水、供电、通信、道路等生产配套及辅助工程。
一、油气集输
大庆油田建设设计研究院（以下简称大庆油田设计院）通过自主研发主力油田油气集输密闭处理改造技术、外围油田单管环状掺水保温集油技术，以及与之相配套的密闭储油技术、高含水与特高含水原油不加热集油技术、聚驱采出液处理技术、油气水混相输送等技术，创建一整套适合大庆地域特点的油气集输工艺流程，为安全、高效、合理利用油气资源提供了保障。
20世纪80年代初启动的喇萨杏油田油气集输处理工程密闭改造项目，作为大庆三大主力油田的系统工程，历时10余年，开发利用单井建站、集中计量、双管掺水、热洗清蜡集油技术，压力容器密闭处理油气、液面界面自动控制、密闭集输技术，原油负压稳定回收轻烃集输，油田气制冷回收轻烃技术以及合理的轻烃储运技术，于1990年全面完成，从而实现回收轻烃、降低油气损耗与能耗，保护了大庆地区大气环境，取得巨大的经济效益和社会效益。
20世纪80年代，首创单管环状掺水保温集油流程，以液面恢复法油井产量计量技术与功图法油井产量计量取代单井进站集中计量集油流程，以化学清蜡取代热洗清蜡，油气处理采用油气分离、原油加热、游离水脱除、原油电脱水及脱水油缓输合一装置，简化了外围油田油田处理工艺，节省了数以亿计的投资与管理成本。另外，与上述两大系统工程相配套的诸多科技研发成果，促成复杂的油气集输系统不断完善，并使之高效运行。90年代研发的密闭储油技术，通过自行设计制作2万立方米、5万立方米、10万立方米大型浮顶储油罐，大大提升油库储油规模，保证了储油品质；高含水、特高含水原油不加热集油技术及其配套的低温脱水、低温含油污水处理技术，大大降低了高含水、转高含水开采阶段油气集输能耗；1991～1996年研发的聚驱采出液处理技术，采用新型填料游离水脱除器、破乳剂以及竖挂电极电脱水器与组合电极电脱水器，破解了含聚合物采出液脱水难题，为聚驱采油技术工业化推广应用创造了必要的条件。
1996～1998年，研发的单管加热集油技术，简化了外围油田集油流程，使油井流出的油、气、水混合液自压进入井口设置的电加热器，达到集输油所需的温度值，并在整个集输油过程中取消或部分保留掺水，进而取消既有双管掺水流程的掺水管线，缩小单管电加热集油管径，取消转油站至阀组间的供热管线，简化了站内脱水工艺，并降低了负荷。比起外围油田双管掺水流程，单管加热集油技术，节省工程投资40％，供热运行费用降低48％，还有助于解决外围油田燃料气不足的问题。该技术成果1999年获中石油科技进步奖二等奖。同期研发的低渗透油田原油采出液处理组装化装置，通过对油井来液的油气分离、沉降、加热、脱水、缓冲等过程，使净化油含水＜0.2％，污水含油＜100毫克／立升；油田伴生气则直接返回到装置加热段作为燃料燃烧，热效率达到85％。该装置取代常规流程中的三相分离器、加热炉、电脱水器、油水缓冲罐、掺水炉等设备，流程简化到只有一个操作环节，并减少占地面积69％，节省了基建投资。该装置1999年获中国石油科技进步奖二等奖和第十三届全国发明展览会银奖。
2002年，以油气集输与处理的完整系统单位——联合站系统为对象，开展特高含水原油高凝采出液低温集输与处理工艺技术研究，逐步形成一整套适用于高寒地区特高含水高凝原油采出液已建系统的低温集输与处理工艺技术，使集输吨油耗气量降低50％以上，减少了油气生产过程中的二氧化碳排放量，保护了大气环境。该技术广泛应用于油田主产区，经济效益与社会效益显著，获中石油技术创新二等奖。
2003～2005年，通过对不同尺寸、不同结构的炉膛和喷嘴等部件进行数值模拟，优选出最佳结构。还把负压蒸汽换热原理应用到加热炉上，研制负压蒸汽换热加热炉。经过优化燃烧装置，加热炉耗钢量降低30％以上，节气10.4％以上。该项成果2005年获黑龙江省科技进步二等奖。
2004～2005年，通过混输管道预算方法研究、多相混输工艺技术现场试验、多相混输泵应用实验，解决了长距离气液混输的一系列关键技术问题，形成一套适用于高寒地区、高凝原油、较高油气比的长距离气液混输工艺模式，大幅简化外围油田新开发区快地面工艺，突破了国内陆上油田长距离气液混输工艺技术极限，节省了大量基建投资及其管理成本。
二、水处理工艺技术
油气开发过程中产生的大量污水，经处理达到油田注水水质标准后，回注油层，是油田开发不可回避的重要课题。油田污水处理工艺，通常以物化工艺为主，即采用沉降、隔油、混凝及浮选等工艺。
1994～1996年，大庆油田设计院自主研发横向流含油污水处理设备，用以取代以往普遍采用的体积庞大、效率低下的自然除油罐和混合除油罐，实现油水分离的同时固液分离。其主要技术指标：来水含油小于2 000毫克／立升，出水含油小于50毫克／立升，悬浮固体去除率达50％，有效停留时间小于15分钟，为自然除油罐的1／14，为混合除油罐的1／6；水力负荷为自然除油罐的4倍，为混合除油罐的2倍；节省基建投资30％。该项成果1999年获黑龙江科技进步奖一等奖，2001年获全国发明博览会金奖。
1996～2000年，大庆油田设计院研发成功聚驱采出水处理配套设备及优化技术，创建以聚结器和多层滤料过滤器为主体的系统工艺流程及以旋流分流技术和双向过滤技术为主体的系统工艺流程，将聚驱采出水净化处理，使其达到油田中、高渗透层注水水质标准，并分别在第一采油厂聚北—Ⅱ、第六采油厂喇360聚驱采出水试验站以及第五采油厂杏13—Ⅰ聚驱采出水处理站推广应用，取得预期的效果。该项成果2001年获中国石油技术创新奖二等奖。
大庆油田设计院通过研发“自然沉降——加药混凝沉降——双层滤料过滤”新三段含油污水处理工艺，在泥沙处理方面实现重大突破，并应用该技术于2005年底前完成对既有污水处理站的技术改造；适应井网二、三次加密与中低渗透油层注水开发需要，研发含油污水深度处理工艺，建成喇萨杏油田中低渗透油层含油污水深度处理系统；外围油田则建设适应特低渗透油层注水水质需求的污水深度处理站，外围气田建设小型污水处理站，处理并回注气田污水。截至2005年底，大庆油田建成国内最大的工业污水处理系统与世界最大的污水处理示范区，共建有含油污水处理站164座，年处理含油污水4亿立方米，含油污水处理回注率达100％。
三、水驱注水及三采化学助剂注入
1990年以后，水驱注水研发D300型与D250型高效、大排量系列注水泵，并大规模推广应用，其82.37％的泵效以及节能性能达到国际领先水平。1990年起，通过引进、消化与自主创新，开发具有大庆特色的聚合物母液集中配置、分散注入工艺流程，建成举世规模最大的聚合物配置与注入系统。到2005年，聚驱采油量达到980万吨。
四、防腐保温
（一）管道保护
1989年，大庆石油管理局通过研发注水管道内衬聚合物水泥砂浆防腐技术，改进了管道内水泥砂浆衬里的抗裂、抗渗、抗磨、粘结、耐蚀等性能。1990年起，该技术作为注水管道内防腐的主要技术，得以推广应用。
油田管道外层防腐保温，主要采用聚氨酯泡沫管。20世纪90年代后期，为改善聚氨酯泡沫防腐保温性能，采用“底胶＋胶带＋聚氨酯泡沫＋聚乙烯保护层”的复合结构，提升了聚氨酯泡沫管的防腐性能，其使用寿命逾20年，进而成为油田主要的埋地管道防腐保温技术。
2002年，针对三元复合驱采出液所含强腐蚀性成分对集输系统钢质管道的严重腐蚀状况，优选环氧粉末涂料和氟碳涂料涂于管道内壁，解决了特殊情况下管道内防腐的棘手问题。
2003年以后，通过引进并开发应用三层聚乙烯结构防腐保温技术，管道外层防腐保温技术提升至新水平。
（二）区域保护
1986年，大庆第九采油厂首次在100口井采用区域性牺牲阳极保护技术取得成功。1987～1989年，大庆第二采油厂南二三区采用集中控制式区域性外加电流阴极保护技术，其有效保护率达到90％以上。1990～1993年，大庆第一采油厂南一区实施分散控制式区域性外加电流阴极保护工程，将所辖的一座联合站、12座中转站、1 000口油水井、多条过境油气水管道全部纳入保护区域内，形成一个立体保护网络系统，电位达到部颁标准；针对大型联合站、油库埋地管线及地下构筑物在保护过程中的屏蔽现象，采用半组装化阳极安装技术，在南三油库首次成功解决了阳极、导气管及电缆同步安装问题。截至2005年，大型站、油库仍采用此法。大庆油田站、间以上的油气集输管道、供水管道，均采用阴极保护技术，通常视被保护对象的规模、地理位置等因素，分别采用牺牲阳极、外加电流、深井阳极、区域性保护等不同方法。
（三）容器保护
1985年以后，油田容器（储罐）外壁的防腐，一般采用红丹防锈漆；容器（储罐）的保温，则多用P855珍珠岩保温材料。1992年起，开始研发使用憎水珍珠岩保温材料，其颗粒性能稳定，吸湿率为零，保温效果显著。2002年以后，容器（储罐）保温又开始大量采用复合硅酸盐保温材料。随着水驱、聚驱、三元复合驱技术的应用，容器（储罐）的腐蚀介质趋于复杂化，于是与此相适应，容器（储罐）内壁多采用防腐性能较好的环氧型、弹性聚氨酯型、氯化橡胶型、无机富锌性等涂料，并实施阴极保护。1 000立方米以上清水罐、污水罐、储油罐罐底，均采用牺牲阳极与覆盖层联合保护。
五、环境保护
1986年以后，随着外围油田全面投入开发，油田组建环境监测机构—油田环境监测评价中心，通过技术手段，对外围油田排放的污水中石油类、COD、pH值、挥发酚、悬浮物、硫化物等6项特征污染物进行检测，同时对整个大庆油区实施10个环境要素、125各项目的环境监测，其中包括工业废水20项、地下水25项、地表水19项、农田灌溉水18项、渔业水15项、空气7项、废气2项、固体废弃物6项、噪声3项。截至2005年底，油田主要排污口均装有在线监测装置，每月对污染防治设施运行情况进行取样监测，对相关问题及时进行整治。
