高硫氣田開發：獲取資源一箭雙雕

文/鄭 璐

天然氣是高效清潔能源，發展天然氣工業是我國重大能源戰略，但目前我國一次能源消費中天然氣僅占5.3%，是世界平均水平的1/4。硫黃是重要的工農業原料，但目前我國硫黃80%依賴進口。那么，有沒有一種途徑能夠一箭雙雕地獲取這兩種資源呢？由中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田公司、中國石油集團工程設計有限責任公司共同開發的大型高含硫氣田安全開采及硫黃回收技術破解了難題，讓高含硫天然氣搖身一變成為一身兩用的“潛力股”，既保障了氣田開采安全，又增加了硫黃資源量。該項目也因此獲得了2011年度國家科技進步二等獎。

該項目第一完成人、中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院副院長常宏崗在接受記者采訪時指出，從天然氣開發難度來講，目前高含硫氣田開發仍是世界難題。由于我國高含硫氣田普遍具有埋藏深、地質條件復雜、含水以及大多位于人口稠密地區等特點，其資源利用面臨腐蝕性強、成本高、毒性大、事故后果嚴重等困難，因此對開采工藝技術和整個工程的要求都非常嚴格。

常宏崗表示，目前，我國高含硫天然氣（硫化氫含量大于30克/立方米）探明儲量近1萬億立方米。在該項目之前，國內并不具備大規模開采高含硫氣田的能力，國內外在高含硫氣田開采過程中，均發生過一些災難性的事故。國外少數國家雖有開發經驗，但禁止技術轉讓且服務費用高。由于開采難，危險性高，易污染環境等原因，實際開采量遠遠不能滿足國民經濟快速發展的需求。

針對上述問題，從2000年開始，中石油組織千余人的攻關團隊經過八年持續攻關，完整形成了大型高含硫氣田安全開采技術系列。在產能評價技術方面，該團隊創建了高含硫氣井產能快速測試分析方法。用參數約束計算實現非穩態單點測試代替穩態多點測試，比傳統單點法精度提高3倍，并建立徑向與線性耦合水侵滲流解析算法，縮短高含硫氣藏評價期，測試期二氧化硫減排50%。研制成功8種新型高抗硫測試工具和流程，首次實現了高含硫氣井7000米深度精確壓力資料錄取。

在采氣工程技術上，該團隊自主研發了三軸應力校核完井設計技術、帶化學劑加注通道和井下緊急切斷裝置的多功能完井管柱，應用成功率100%，確保了氣井井筒安全。該團隊還自主研制了9級分壓滑套式不動管柱水力噴射分段工具、12級分壓裸眼封隔器分段工具和5種高含硫儲層改造酸液，顯著提高了單井產量。各技術已用于17個高含硫氣田231口井。

另外，該團隊研發的高含硫氣田氣液密閉混輸技術，滿足了高含硫氣田的安全輸送。通過集中處理氣田水和回收閃蒸氣，實現了氣田水和硫化氫全程零排放，保護了環境。年回注氣田水400萬噸。同時，他們發明了帶巰基的長效膜緩蝕劑，膜持久時間由10天延長到45天；創新形成了高含硫氣田材料選擇技術及標準體系，推動了高抗硫管材國產化。

在凈化技術方面，他們自主研發的適用于大規模處理高含硫天然氣的溶劑法深度脫硫技術，能夠增大溶解度并促進水解，將有機硫脫除率由40%提高到85%，硫化氫脫除率大于99.98%。另外，課題組還發明了帶預冷、除硫和煙氣熱能回收流程的新型硫黃回收技術，硫黃收率達99.45%，優于國外先進的同類工藝。研制了適用于脫除和回收硫化物的16種溶劑和催化劑，主要指標均達到國外同類產品先進水平，已應用于45套大型生產裝置，減少二氧化硫排放74%。

該項目的另一個重要創新成果是創建了居民稠密地區和復雜地形高含硫氣田開采環境影響預測、定量風險評價及應急響應與保障技術體系。常宏崗說：“以前我國缺乏針對復雜環境的定量風險評價技術。一旦出現災害性事故，如何組織應急救援體系，如何把對環境的影響降到最低限度，這些重要問題都沒有引起足夠重視。我們針對復雜地形創建了三維定向風險評價技術，這種風險模擬評價技術實現了預警、事故狀態實時有效管理。”

這項將大型高含硫氣田的開采化險為夷，轉化硫化氫成硫黃變廢為寶的技術也得到了業內專家的高度評價。專家認為總體達到國際先進水平，其中改良低溫硫回收工藝和長效膜緩蝕劑達到國際領先水平。目前，其成果已全面應用于我國和土庫曼斯坦等大型高含硫氣田開采，近三年來累計生產含硫天然氣322億立方米，回收硫黃74萬噸，減排二氧化碳9365萬噸、二氧化硫148萬噸，新增利稅88億元，實現了資源綜合利用，促進了循環經濟，使我國進入該技術的世界先進行列。該項目已獲國家發明專利3項，實用新型專利15項，省部級一等獎3項，制定52項國家及行業標準，出版專著7部。