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普光高含硫气田:掌握核心科技 攻克世界难题

2013-02-18 来源: 中国石化新闻网
石化新闻
 

    1月18日,国家科学技术奖励大会在京隆重召开。“特大型超深高含硫气田安全高效开发技术及工业化应用”获科技进步特等奖。这也是中国石化组建以来首次获此殊荣。

    该项目五项创新技术中三项达到国际领先水平,两项达到国际先进水平。

    在川东北的崇山峻岭之中,有一个响亮的名字——普光,国内第一个年产能超百亿立方米的高含硫大气田就诞生在这里。

    然而,超深、高含硫、地处复杂山地人口密集区的特点,使其勘探开发被冠以“世界级难题”。

    大型国有企业、科研院所和大专院校近3000人的研发团队,攻克了新中国成立以来几代石油人努力探索的高含硫气田安全高效开发技术。

    担责:担保障清洁能源供应之责

    四川盆地蕴藏着丰富的天然气资源。我国从上世纪70年代就开始谋划“川气出川”的宏伟构想。但由于当时探明的储量不足,没有找到像普光气田这样“大个儿”的气田,生产能力不足,满足不了向“川外”供气的需求,“川气出川”规划搁浅。

    2003年,中国石化在四川东北地区发现了迄今为止我国规模最大、丰度最高的特大型整装海相高含硫气田——普光气田。已探明储量4122亿立方米,该勘探成果于2006年获国家科技进步一等奖。石油石化行业沉寂了多年的“川气出川”梦想,重新被点燃。

    然而,勘探发现只是走完了第一步,如何把海相勘探来之不易的储量变成现实的产量,才是决定“川气”能否“出川”的关键。

    普光气田埋藏的是高含硫天然气。一般而言,空气中硫化氢含量达800~1000ppm(1ppm为百万分之一)就能瞬时致命,而普光气田硫化氢浓度高达15万ppm。开发这样的高含硫气田,安全风险极高,无异于闯“龙潭虎穴”。

    普光超深高含硫气田开发难在超深,气田平均钻深5974米;难在高含硫,海相储层硫化氢含量高达15%,二氧化碳含量高达8%,集剧毒与强腐蚀性于一体。由此带来的“硬、斜、喷、漏、塌、卡、毒”等难题,犹如一只只“拦路虎”横在面前。

    是坐等技术、装备条件成熟,还是边实践、边探索,自主创新,攻下“特大型超深高含硫气田安全高效开发”这一技术高地?

    21世纪人类将进入低碳经济时代,天然气作为清洁能源的地位日益突出。中国石化作为能源生产企业,不能眼睁睁地看着数千亿立方米天然气资源“沉睡”地层深处。

    中国石化把清洁天然气输进川气东送管道,送进千家万户,把“龙宫夺宝、虎口拔牙”的风险留给了自己。

    攻坚:攻“世界级开发难题”之坚

    张庆生,普光气田天然气技术管理部主任,教授级高工,特等奖项目完成人之一。来普光之前,他已在中原油田从事技术工作多年,积累了丰富的经验。但刚接手普光气田开发技术工作时,他忽然有种专家变成“小学生”的感觉。

    有这种感觉的,不只是技术人员和管理人员。东部的功勋钻井队来到这里,面对进度缓慢和问题不断的情形,也觉得好像不会干活了。

    挑战世界级难题,需要科学的态度,更需要探索的勇气。开弓没有回头箭,这是一场没有退路的攻坚。

    在7年2000多个日日夜夜里,普光气田参建将士坚定信念,勇往直前,紧握科技利剑,破解了一个个“世界级难题”。

    在普光气田打开发井,安全控制投资巨大。一般打一口井要两亿元投资,是常规气藏开发的几倍甚至十几倍。要获得开发高效益,只有走“少打井、打高产井”的路子。

    要打出高产井,对地下气藏的分布情况必须摸得准、认得清。该项目创新内容之一的“礁滩相储层开发精细描述技术”,可以像医院里给人扫描的CT机一样,理清地下气层的经脉血管,根据精细描述结果制作出的地下储层三维精细地质模型,对地下气藏情况描述得像最新型的3D打印机打出的3D模型一样精确、逼真。

    有了三维地质模型的指引,普光气田井位定得更准,井型更加优化。原方案井型本来以直井和小斜度井为主,优化后,改以大斜度和水平井,增加了气井控制储量和产出厚度。普光气田40口开发井,均钻遇优质气层,成功率100%。

    最让人叫绝的是该项目自主创新的超深高含硫长井段一次性射孔技术。长井段射孔作业好比是在井筒里挂上一挂大鞭炮,如果同时起爆,鞭炮就变成了炸药包,冲击力难以控制。普光气田长井段射孔技术,采用的是分段多级延时起爆的办法,最多的一次分了8级,而且每级工作面之间加上减震装置。这样一来,下面井段射孔时,冲击波不完全传递到上面来,很好地解决了长井段一次性射孔的难题。

    气井投产之前,普光气田应用多级注入暂堵分流酸压增产技术,对“包裹”气藏的储层进行酸压处理,提高渗透率,普光单井稳定日产由30万立方米提升到80万立方米。

    通过一系列优化措施,普光气田将初步方案中的开发井数由52口优化为40口,减少钻井、站场、集输投资34.1亿元。气田的内部收益率由12.9%提高到17.1%。

    此外,该项目自主创新特大型高含硫气田腐蚀防护技术,国内首创百亿立方米高含硫湿气直接输送。与干气输送相比,该技术省略了集输站场天然气脱水装置,把脱水环节全部移到了净化厂集中处理,节约站场占地4.48万平方米,降低投资20%。

    普光自主研发的国产化抗硫管材,打破国外技术封锁,产品性能达到了国外同类产品先进水平,价格降低35%~50%,大幅提升了我国高端管材制造水平和国际竞争能力。

    在普光气田工作学习几年后,张庆生感觉自己又在“川东北大学”完成了一次“深造”。2010年,他顺利通过教授级高工职称评审,正是高含硫气田安全高效开发项目就要开花结果的时候。

    参加普光开发攻坚,各路参建队伍都经受了考验,积累了经验,长了不少真本事,一支支高水平的高含硫气田开发研究、技能操作和管理队伍在这里锻炼成长起来。有专家说,从川气东送工区走出来的队伍,就好比手握一张“通行证”,以后什么样的任务都能接,多难的活儿都能干!

    追梦:追“美丽中国之梦”

    普光气田产出的天然气高含硫化氢,硫化氢含量高达15%,二氧化碳含量高达8%,集剧毒与强腐蚀性于一体,不经过净化处理,绝对不能进入长输管线。作为普光气田开发的大型配套工程,普光天然气净化厂被称为整个川气东送工程的“咽喉”。

    净化厂高含硫天然气处理能力120亿立方米/年,生产硫黄210万吨/年,生产规模居世界第二、亚洲第一。

    关于这座净化厂,还有很多可圈可点之处。

    自主创新高含硫天然气特大规模深度净化技术,使高含硫天然气净化率达99.99%,净化气优于国标一类气标准;总硫回收率达到99.9%,硫黄产品同样优于国标一等品标准。目前,普光年硫黄产量占到我国硫黄产量的45%,产品替代进口,销往云、贵、川、渝等省市。

    我国第一套大型天然气净化装置的工程设计在此实现,使我国大型高酸脱硫净化工艺设计水平达到世界先进水平。

    天然气从普光气田采出时,还是含有硫化氢和二氧化碳的“毒蛇猛兽”,但经过净化厂的处理,这只“毒蛇猛兽”已经脱胎换骨,改变了“脾性”,变得温和、可亲,“毒气”变成了“福气”。

    作为清洁能源,天然气能大量减少二氧化硫和粉尘排放,缓解地球温室效应,从根本上提高环境质量。但在我国的经济发展中,天然气所占一次能源消费比例还不高。据不完全统计,2010年,苏、浙、沪、鄂、皖、湘、赣区域天然气缺口将达数百亿立方米。长江三角洲在呼唤发展的动力、清洁的能源。

    专家指出,普光气田的安全高效开发,对推动西部资源优势转化为经济优势,促进中、东、西部地区协调发展,带动石油化工、冶金、仪器仪表等产业发展具有十分重要的作用;有利于国家能源战略安全和能源结构优化,有利于促进节能减排,推动经济与环境协调发展。

    按照川气东送管道输气能力120亿立方米测算,相当于每年提供超过1457.16万吨标准煤的清洁能源,可减少二氧化碳排放量1680万吨,减少二氧化硫、氮氧化物等有害物69.8万吨。

    如今,这条始于普光、终至上海的川气东送管道,正翻山越岭、穿江跨河,为沿线六省二市70多个城市提供优质清洁能源,极大地推动了产业结构调整和区域经济社会发展。

    普光开发,川气东送,中国石化人一直在追梦,那是开发利用清洁能源之梦、建设美丽中国之梦! (仇国强 任宁宁)

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