把好高含硫气田安全门

2012-11-10吕荣洁

中国石油石化 2012年16期

关键词：普光含硫硫化氢

○ 文／本刊记者吕荣洁

把好高含硫气田安全门

○ 文／本刊记者吕荣洁

●前事不忘，后事之师。高含硫气田的安全开发须警钟长鸣。供图/新华社

高含硫气田作为危险度极大的油气藏类型，摸清它的脾气、建立符合其特色的技术体系以及HSE体系，是实现安全高效开发的关键所在。

特邀嘉宾（排名不分先后）

中国石油西南油气田公司天然气研究院副院长 ……………………常宏岗

中国石化中原油田普光分公司开发管理部副主任 …………………彭鑫岭

7月5日，中国石油西南油气田龙岗采油气作业区全体干部职工倍感兴奋。因为投产三周年后，龙岗气田打破了“中国技术无法开采高含硫气田”的魔咒，生产了逾40亿立方米天然气。

据了解，我国高含硫天然气资源十分丰富，在现已探明的天然气田中，资源量超过4万亿立方米，探明储量近万亿立方米。比如，我国渤海湾盆地赵庄气田、四川盆地飞仙关组气藏和长兴组生物礁气藏都是高含硫气藏。尽快实现高含硫气田的安全高效开发，对缓解我国天然气供需矛盾，促进国民经济发展将发挥重要作用。

目前，中国石油西南油气田、中国石化中原油田、中国石化西南油气田等单位在安全高效地开采高含硫气藏方面都已有成功探索。就此，中国石油石化记者采访了中国石油西南油气田、中国石化中原油田单位相关负责人。

摸清高含硫气田“脾气”

中国石油石化：目前，高含硫气藏占贵单位资源量的比重有多大？贵单位开发高含硫气藏的现状是怎么样的？

彭鑫岭：普光气田所在“宣汉-达县区块”天然气资源量为8916亿立方米，其中90%以上高含硫化氢。目前已累计探明天然气地质储量4121.69亿立方米，98%以上含硫化氢。

普光气田2009年10月投入试生产，2012年5月30日实现整体投产，建成混合气（井口含硫化氢天然气）产能110亿立方米/年。目前运行正常，计划2012年日均生产混合气2740万立方米，今年年产量有望突破100亿立方米。普光气田是国内第一个成功规模投入开发的高含硫化氢气田。

与此同时，建成年处理能力120亿立方米普光天然气净化厂，为“十一五”国家重点工程“川气东送工程”提供了稳定的气源，也成为全国最大的硫黄生产基地。

常宏岗：我国高含硫气藏中90%集中在四川盆地，目前已探明高含硫天然气储量约9200亿立方米，占全国天然气总探明储量的1/9。其中，中国石油西南油气田已动用高含硫天然气储量1402.5亿立方米,仅占全国已探明高含硫天然气储量的15%。

目前，西南油气田已成功开发了我国开采的第一个高含硫气藏—中坝气田、我国首个大型高含硫气田—龙岗气田，以及威远气田、阿姆河气田等，形成了中（低）含硫气藏采气、增产、防腐、净化配套技术和实践经验，对高含硫气藏开采有借鉴意义。

中国石油石化：高含硫气藏的开采给贵单位的安全生产提出了哪些挑战？

常宏岗：剧毒无比且腐蚀性强的硫化氢是高含硫气田的第一杀手，高含硫气藏开采环境与安全风险高。

此外，高含硫天然气普遍具有埋藏深、地质条件复杂、高含水、多位于人口稠密地的特点。高含硫气藏的安全开采必须解决实现高含硫气田水和硫化氢零排放的关键技术，以及建立复杂环境应急保障技术体系。

彭鑫岭：普光气田是我国目前已发现的最大的高含硫化氢海相气田，天然气中硫化氢含量平均15%，二氧化碳含量平均8.6%。硫化氢是仅次于氰化物的剧毒物，是极易致人死亡的有毒气体。当硫化氢浓度达1000ppm就会致人瞬间死亡，可普光气田高达150000ppm。在作业现场，一旦硫化氢浓度超标，将直接威胁施工作业人员的生命安全。所以，高含硫化氢气田在钻井、采气、集输、净化工程等方面安全和环保标准都非常高。

同时，高含硫化氢和二氧化碳天然气腐蚀性极强，气井管柱及集输管道极易腐蚀，普通钢材几小时就可能发生应力腐蚀开裂，造成泄漏，导致气田无法正常生产。

中国石油石化：高含硫天然气开发与常规气田开发有哪些不一样的特点和难点？

与常规气田相比，普光气田气藏埋藏超深（4800～6000米），气藏压力高（53～59Mpa），硫化氢含量高，开发投资巨大，单井建井费用高达2.4亿元，是常规气井的6.8倍。H2S、CO2危险性和危害性非常大，安全环保标准高，安全控制难度大。天然气腐蚀性极强，对管材材质及腐蚀防护技术要求高。高含硫气井系统测试难以开展，不能及时科学测算气井产能，影响对气藏的科学评价等。

此外，普光气田地处山区，沟壑纵横，水系发育，易发地质自然灾害。钻前、集输工程及净化厂工程土石方工程量大，所处区域人口密集，道路、桥梁等基础设施差，大件设备运输难度大。

这些特点和难点决定普光气田开发工程和天然气净化厂工程是项技术和资金密集型的特大型工程。

常宏岗：高含硫气田的资源利用面临腐蚀性强、成本高、毒性大、事故后果严重等问题。具体表现在：地质特征复杂开发评价要求高、工程技术难度大，技术要求高等特点和难点。高温深井高含硫天然气开采对钻井、固井、完井技术，井筒工艺工具及材质，压裂酸化液体系和增产改造工艺技术提出更高要求，集输过程必须解决腐蚀监测与控制，净化工艺必须满足大规模天然气处理和严格的污染物排放标准要求。

研发特色开发技术体系

中国石油石化：先进的技术是高含硫气田安全高效开发的“金钥匙”。为了有效控制腐蚀，提高储量动用程度和单井产量，转化利用有毒硫化物，贵单位研发出了哪些实用性、先进性技术？

彭鑫岭：室内实验、技术攻关、现场应用紧密相结合。普光分公司根据普光高含硫气田自身特点，借鉴国内外类似气田开发技术经验教训，针对安全高效开发普光高含硫气田的技术瓶颈，通过自主创新、引进创新、集成创新，攻克了超深层礁滩相储层预测技术、含气性预测技术、高含硫气井产能测试与开发政策优化技术等8项高含硫气田开发关键技术，形成了12项技术创新，制定了60项高含硫气田开发技术规范，申请了40项专利，首次实现了国内大型高含硫气田安全高效开发，基本形成了我国高含硫气田开发技术体系，开创了我国大型高含硫气田开发的先河。

常宏岗：2000年1月，西南油气田开始攻关大型高含硫气田安全开采技术，2007年12月已经完成。目前，西南油气田形成了五大高含硫气田开采技术。

创建了高含硫气井产能快速测试分析方法，研制成功8种新型高抗硫测试工具和流程，首次实现了高含硫气井7000米深度精确压力资料录取。自主研发了三轴应力校核完井设计技术、带化学剂加注通道和井下紧急切断装置的多功能完井管柱，应用成功率100%；自主研制了9级分压滑套式不动管柱水力喷射分段工具、12级分压裸眼封隔器分段工具和5种高含硫储层改造酸液，显著提高了单井产量……

由图2可知，实体煤和支架控顶作用明显，顶板下沉量小，受充实率的影响小。充填体控顶作用受充实率影响明显，顶板下沉量随着充实率的增大而降低，当充实率为 60%，70%，80%，90%，95%，100%时，待充区工作面顶板下沉量分别为 1m，0.78m，0.55m，0.33m，0.20m，0.11m。充实率受材料特性、工艺等因素影响，一般充实率达到90%以上可以满足工作面所能承受顶板下沉量的要求。

中国石油石化：未来贵单位高含硫气藏安全开采技术攻关的方向和重点是什么？将针对性地解决现存的哪些高含硫气藏安全开采的难题？

常宏岗：未来，我们将在气藏工程技术、采气工程技术、腐蚀防护技术、天然气净化技术、安全环保技术五个方面开展技术攻关。

在气藏工程技术方面，我们将针对元素硫沉积对地层伤害的定量评价以及对气井产能伤害的定量评价、有水高含硫气藏的水侵动态分析和水侵预报、多层组高含硫气藏的开发方式优化、存在元素硫沉积的高含硫气井井筒内气液固三相压力计算等内容开展研究工作。

采气工程技术中，完井技术将量化高含硫气井井筒完整性评价指标和形成高含硫气井环间异常带压的治理方法；储层改造技术将重点形成酸压三维模拟方法和软件，完善深度酸压和酸携砂压裂等工艺技术；采气工艺技术则主要针对深井、高温、高含硫排水采气工艺，现有排水采气工艺设备和井下工具防腐，高温、高含硫、深井泡排、气举、电潜泵工艺等技术。

在腐蚀防护技术方面，主要开展高含硫气藏腐蚀行为、材料选择与评价、缓蚀剂研发与应用、腐蚀监测与检测、腐蚀数字系统和数据库、腐蚀控制整体设计和完整性管理等研究。

在天然气净化技术方面，我们将主要开展高含硫天然气脱硫脱碳技术、克劳斯硫黄回收工艺技术及配套催化剂开发、天然气净化工艺配套软件开发以及节能型天然气净化工艺等方面的研究。

在安全环保技术方面，将主要开展定量风险评价（QRA）技术、高含硫气田区域应急保障技术、油基钻井废弃物处理技术等方面研究。

彭鑫岭：根据普光气田开发生产及勘探工作面临的技术难题，依托“十二五”国家科技重大专项“高含硫气藏安全高效开发技术”项目，普光分公司计划重点开展高含硫碳酸盐岩气藏精细描述及开发规律研究，高含硫气井稳产工艺技术，集输系统积液、硫沉积与腐蚀控制技术等研发，以此来确保普光气田和净化厂的“安稳长满优”运行。

构建特色的HSE体系

中国石油石化：虽然，剧毒无比且腐蚀性强的硫化氢是高含硫气田的第一杀手，但任何事故都是可预防的。贵单位是如何首先在思想观念上树立起这种理念的？

彭鑫岭：影响安全、环保生产的要素很多，但抓住“人”这个在安全生产中起着决定性作用的要素最关键。吸取类似气田事故教训，没有合格的职工队伍，再严格的标准规范、再先进的技术和装备都避免不了安全、环保事故的发生。鉴于这一点，普光气田工程建设领导层高度重视职工培训工作，成立专门的人力资源机构，负责职工培训工作的组织协调、监督考核，认真编制并实施培训计划和分解落实指令性培训计划。这样，通过培训强化了职工的安全意识，树立了全新的安全理念，掌握了安全生产技能，实现了“要我安全”到“我要安全”的转变。

同时，通过制度、管理等方面强化安全意识。如普光气田投产作业施工是整个气田产能建设工程中最复杂、最危险、最关键的施工环节之一。所以，对投产施工方案进行多次优化，对施工队伍进行全员培训，对施工过程进行全程监督；在投产作业过程中，牢固树立以人为本的理念，严格制度，规范管理，关键工序领导靠前指挥，紧盯现场；认真落实安全环保规定，细化清洁生产措施，在重点施工环节疏散500米范围内居民，并在作业区实施警戒；严格执行应急救援处置预案，对重点工序、关键环节实行全天候和“一对一”监护，圆满完成重浆转运、试气监护和环境监测等重要任务。在放喷、酸压、求产等施工过程，实行空中、地面立体式监测，确保实现安全环保目标。

●气田高含硫，集输须谨慎。摄影/黄文俊

中国石油石化：除了树立观念外，HSE体系的建立对于高含硫气田的安全开发是必不可少的。贵单位是如何根据自身情况来建立有特色的HSE体系的？

常宏岗：加强安全生产、保护生态环境，是深入贯彻落实科学发展观的必然要求，也是我们开采高含硫气田、实现资源综合利用和可持续发展目标的有力保证。

中国石油确立的核心经营理念是“诚信、创新、业绩、和谐、安全”，努力打造“以人为本、安全发展、全员参与、综合治理”的企业安全文化，将安全环保作为企业文化的重要组成部分，集中体现了我们的经营管理决策和行为的价值取向。

在以铁人精神、“三老四严、四个一样”的传统基础上，西南油气田牢固树立“以人为本抓安全”的人本观，“一切事故都是可以控制和避免”的预防观、“安全源于责任心、源于设计、源于质量、源于防范”的责任观，“安全是最大的节约、事故是最大的浪费”的价值观，促进安全工作理念的继承和创新，变“事故处理、事后预防”为“本质安全、超前预防”管理，通过不断健全完善HSE管理体系，实现从安全思想到安全方法的全面提升。

彭鑫岭：在普光气田开发过程中，始终把安全环保放在第一位。在开发方案设计过程中，强化安全设计、环保设计，确保本质安全、本质环保。在施工过程中，建立健全管理制度，强化安全管理、环保检查，每个环节都高度重视安全和环保，确保了普光气田的安全环保、科学高效开发。

普光分公司从普光气田开发建设准备阶段就率先成立了HSE监督管理站，并在开发建设过程中，根据工程进展的需要，及时调整HSE监督管理部门，不断强化HSE监督管理工作。同时，根据工程进展需要，不断完善基层HSE监督管理部门，规范基层HSE监督管理工作。

经过不断发展，目前已经形成了普光分公司-厂-车间-班组“四级”HSE管理体系。

中国石油石化：高含硫气田安全开发不仅需要技术，而且需要良好的管理。为了做到安全开发，贵单位在管理方面做出了哪些探索？

彭鑫岭：按照中国石化集团公司的整体部署和要求，对普光气田开发工程和净化厂工程建设项目，形成了由集团公司职能部门决策、川气东送建设工程指挥部监督、中原油田普光分公司承建、各相关企业参建的分级组织管理体系，形成了“集团化决策、项目化管理、市场化运作、社会化服务”、“全过程市场化运作、全流程标准化施工、全系统项目化管理、全方位透明化监督”的工程建设管理模式。开发管理工作始终以安全环保、优质高效为核心，以质量管理为基础，不断强化工程监督，为安全顺利开发普光气田提供了坚实的组织和管理保障。

几年来，中原油田普光分公司与各参建单位以科学发展观为指导，正确处理安全、质量、速度和效益的关系，发扬石油石化行业的优良传统与作风，克服了地下条件异常复杂、地面环境特别恶劣等各种困难，攻克了高含硫气田开发世界级难题，实现了工程的安全、优质、高效地建成投产。

常宏岗：西南油气田积极寻求合作开发模式(引进来），通过合作共同开发高含硫气田，学习并引进国际上在高含硫气田开采中先进的管理经验和理念；以西南油气田公司海外技术支持中心为骨干力量，在阿姆河右岸气田推广应用国内高含硫气田勘探开发技术，展示了中国石油的实力，探索了富有特色的海外天然气生产运行总承包管理模式。