第五节 地面工程
大庆油田的原油具有高含蜡、高粘度、高凝固点的特点。油田开发初期,地面工程主要
围绕解决高寒地区原油集输和与之相配套的油井井口加热进行研究。1960年,北京石油学院
张英和大庆石油设计院宁玉川、冯家潮等经过调查研究、分析对比,设计成单管密闭油混输
流程(即萨尔图流程),适应油田采用内部横切割注水行列布井。按井排将采油井出油管线
串联(俗称“挂灯笼”)在一根集油干线上,单管密闭,油气混输,单井计量,就地利用各
油井自产伴生气做燃料,用水套加热炉为本井加热保温;合理利用油井剩余压力,将原油和
伴生气混合输送至中转站或联合站(集油干线分段加热)。这种集输流程不仅能节约大量投
资和原材料,更重要的是它能成功地解决“三高”原油在寒冷地区的集输问题,为向国家尽
快提供原油赢得宝贵的时间。1965年获国家一等发明奖。其中“水套加热炉”由北京石油学
院任英和石油工业部第五设计院唐孝芳、郭志新等设计研制,也于同年获国家发明奖。
1961年,油田建设设计研究院刘坤泉、姜洪举、唐树春等鉴于大庆地区处于季节性的冻
土地带,合理地确定建筑物基础的埋设深度,对减少基础施工的工程量以及节约建筑材料等
都具有重要意义,于是开始从事地基土冻胀性、地基土冻深、地基埋深等一系列研究,终于
取得了大量的数据资料,为大庆地区民用建筑采用浅基础提供了科学依据。1964~1978年大
庆地区正式采用浅基础理论建成的房屋约400万平方米,共节约毛石67万立方米,砂33万立方
米,水泥16万吨,人工30多万个。这项季节性冻土地区浅基础研究内容已被正式列入国家编
制的《工业与民用建筑地基基础设计规范TJ—74》中的“基础埋置深度”一章,定为国家标
准。1978年获全国科学大会奖。
1962年,由于油田采用注水开发,采出的原油含水量不断上升。油田建设设计研究院王
乐天、林有为等在以往原油多种脱水技术和装置的基础上,为进一步提高脱水效果,至1972
年将脱水技术发展为原油化学脱水,即在含水原油中加入高效破乳剂,利用化学药剂破乳剂
,在电场作用下脱水,符合国家规定对原油脱水净化油含水量不得大于0.5%的要求。1978年
获全国科学大会奖。随着原油含水继续不断上升,总液量增加,原来的电化脱水设备及工艺
(一段脱水),已不能满足要求,大庆设计院王乐天、林有为、刘万成等总结10几年来的原
油脱水经验,于1972年研究成功“高含水原油两段脱水工艺”。第一段为管道热化学脱水,
即在高含水原油输送管道的始端加入破乳剂,使其在流动中破乳,然后进入沉降罐,将高含
水(40%~50%)原油变为低含水(20%以下)的原油,再将低含水原油送人脱水器进行直流电
化学第二段处理。这样就可以在不增加大量设备和投资的情况下,解决高含水原油的脱水问
题。1978年获黑龙江省科学大会奖。
随着脱水工艺技术的发展,如何处理和利用含水原油脱出的大量含油污水成为油田建设
中的一个重要课题。大庆油田建设设计研究院的金长礼、苏显举、刘恪贤、高惟宝等人和大
庆第一采油指挥部研究所协作,1963~1969年研试成功“油田含油污水处理及应用工艺”。
将从脱水站排出的含油污水中加入化学药剂,进行混凝除油,再经石英砂过滤,进而发展为
一次除油、过滤流程,并在除油罐中加斜板,提高了除油效率,使处理后的污水符合注水水
质的要求,然后送到注水站注入地下。对保护环境,回收大量原油,解决油田注水水源不足
起了重要作用。1978年分别获全国及黑龙江省科学大会奖。
1973年,为适应喇嘛甸油田投入开发建设的要求,油田建设设计研究院冯家潮、叶植荣
、王伯绵等与第六采油指挥部协作,在总结萨尔图油田和杏树岗油田油气集输流程的基础上
,采用井场加热、单井进站、站内集中计量的双管掺活性水的小站流程。设计完成喇嘛甸油
田油气集输流程。油、气从计量中转站密闭分输至联合站;站内采用了热化学和直流电化学
两段脱水,密闭输油。对天然气采用压缩氨吸收冷冻进行脱水,管线采用聚氨酯泡沫塑料保
温防腐,联合站的主要生产管理实现了自动化。这种流程较萨尔图流程每集输1吨原油可节约
自耗气8立方米,全年可节约天然气5600万立方米、原油8万吨;还为油田生产出净化油、净
化水、干气和轻质油四种合格产品,确保原油产品外输的质量并满足大庆化肥厂所需的原料
和燃料。1978年获黑龙江省科学大会奖。
1974年,勘探开发研究院、油田建设设计研究院和输气管理处为解决工业与民用天然气
季节性不平衡的矛盾,合理利用天然气资源,选择地层密闭条件好,具有一定储气能力的砂
岩体,作为天然的地下储气库,建成了大庆油田第一座地下天然储气库。自1976年,储气库
进行正式注、采试验,气库累计注气968天,总注气量4871.07万立方米,采气670天,采出
气量3441.3万立方米,为当时萨尔图地区居民用气起到调节作用。1978年获黑龙江省科学大
会奖。
1976~1981年,为了解决“萨尔图流程”(单管密闭油气混输流程)随着含水率不断上
升,产液量增加,集油管线回压增高,限制了油井生产能力发挥的问题,油田建设设计研究
院康文荣、王瑞泉、冯杏芬等,通过对萨中等地区井排和油站调查及南二、三区油井多种改
造方案的论证对比,完成了缩短萨尔图油田集输流程半径,提高集油能力的实验研究,确定
了缩短集油半径的改造方案。改造方式主要有三种:第一种是将每个脱水站管井数由200口减
至30~40口,集油半径由原来的7~8公里缩短为2公里,达到了降低油管线回压和增加产量的
目的;第二种是将“萨尔图流程”井排端部改为单井进站,集中量计小站流短,而萨尔图井
排的剩余部分仍进原有站;第三种是将“萨尔图流程”截短,并取消原井加热炉,改为集中
供热,沿萨尔图井排铺一条供热管线将热水或活性水掺至井口,从而达到保温降粘的目的。
按上述方式改造后的新流程,集油管线平均回压由7.87个大气压,降至4.44个大气压。该
方案使每天每口井平均增产原油5吨,而且工艺简单,工程量小,投产时间快。1982年获石油
工业部技术改进成果二等奖。
1977年,油田建设设计研究院自动化研究所郭福民、谭学陵等与上海仪器仪表公司、中
国计量科学研究院合作,为提高大庆油田地下管线原油外输的计量准确性,研制成功高压高
精度大口径原油成套计量仪表。它由在线的仪表和装置组成,采用腰轮流量计计量原油体积
量,双管振动式密度计测量原油密度,原油低含水分析仪测量原油的体积含水百分率,再经
二、三次仪表和电子计算机的运算,得出原油的总重量及水的总重量。并采用标准体积管对
流量计进行实液标准标定,确保了流量计的精度,实现了外输原油连续计量,电子计算机打
印班、日报表。经国家级检定测试,各项指标均达到实用要求,使中国原油外输的计量水平
跨人世界先进行列。1977年建成了我国第一座原油外输计量站。1978年分别获全国和黑龙江
省科学大会奖。
1978~1984年,随着油田上加热保温、密闭集输流程、油气加工、自动计量等技术的发
展和油田专用设备、合一容器及轻型建筑结构的研制成功,油田建设设计研究院金培孚、高
淑兰、张晓钟等针对各类泵站的设备数量、工艺复杂程度、建筑面积等分别采用整体撬装或
组合拼装技术,主要内容有:计量站、中转站采用整体撬装,即在装配工厂将全部工艺设备
和管线按设计要求装在爬犁底盘上,上面建造的房屋墙身和顶盖结构采用钢骨架,内墙面设
置防火板,外墙面和顶盖用钢板,中间充填泡沫塑料保温,整体拉运到现场,联合站(中心
处理厂)在装配工厂将每个单元的工艺设备、管线按设计要求全部装在一个预制混凝土框架
基座或爬犁底盘上,然后按单元整体运至现场再进行各单元之间与外部的连接,同时,进行
建筑物预制件的拼装。为了适应组合拼装,其建筑一般采用轻板钢架结构,采用装配化技术
,可把原来的工地安装改为工厂预制安装;把土建湿作业改为工地拼装作业。因此,它具有
运输量小,现场工作量少,建设速度快,不受季节影响等优点,有利于提高工程质量和便于
搬迁。葡萄花油田远离后方基地120公里,在1979年开发建设时,由于采用“三化”(机械化
、预制化、装配化)施工技术,比原计划缩短工期一半,实现了当年建成,当年形成生产能
力。1982年获石油工业部优秀科技成果一等奖。1985年获国家科技进步二等奖。
1979~1982年,为提高大量含油污水的处理能力,油田建设设计研究院吴玉琛、刘恪贤
、李化民与大庆油田采油第三指挥部协作,完成含油污水粗粒化处理试验研究。粗粒化除油
法就是使含油污水通过装有填充物(也称粗粒化材料)装置,污水中的小油粒径逐渐转化成
大粒径,应用重力分离法将油除去。根据工业应用试验,经过粗粒化处理的污水含油指标符
合质量要求,与未经粗粒化装置相比,在相同的条件下,可提高滤速1倍。该装置结构合理,
操作简单可靠,压降小,粗粒化材料再生方便,可提高处理能力1.0~1.5倍。截至1985年
,油田已有10座装置投入生产运行,并获得显著的经济效益。1985年获大庆市优秀科技成果
一等奖。
1981年,油田建设设计研究院林有为、林绮楠、张德跃等鉴于原油含水量增加,在进行
脱水处理时要将脱出的水加热而损耗大量热能,根据含水原油加入破乳剂后,石油与水的乳
状液转相提前的原理,大庆含水原油加药剂后原油含水超过50%即产生大量的游离水,这些游
离水在不加热的条件下就可快速脱除,在采用的“两段脱水”工艺之前(即在含水原油加热
前),用研制成功的“无填料式游离水脱除器”在来油进入脱水站的自然温度下,预先将游
离水快速脱除,将原来“两段脱水”发展为“三段脱水”,完成“中高含水原油预处理工艺
”的研究项目,每吨原油脱水热耗由5.25万千卡降低为2.25万千卡,节约热能57%。又因这
项工艺采用了结构合理的游离水脱除器,与一般脱水比较,沉降温度下降5℃,沉降时间约缩
短一半,节能效果明显,每年可节约燃料费200万元。1983年获大庆市优秀科技成果一等奖。
1982年,大庆油田总机械修理厂汪培元、刘成军、吴耀辉等及油田建设设计研究院贾身
乾、罗安俊、刘柏桐等与沈阳水泵厂协作,分别研制出D280—160×11注水泵和D300—150×
11注水泵,效率达到国内和国际先进水平。这两种注水泵在油田投产运行后,较以前采用的
注水泵效率提高10%以上,为油田节能、增产和节省大量注水泵站的新建或扩建投资作出了很
大贡献。其中D280—160×11注水泵于1983年分别获石油工业部优秀科技成果二等奖和大庆市
优秀科技成果一等奖。D300×150×11注水泵于1983年获大庆市优秀科技成果一等奖。