把好高含硫氣田安全門

○ 文／本刊記者 呂榮潔

把好高含硫氣田安全門

○ 文／本刊記者 呂榮潔

●前事不忘，后事之師。高含硫氣田的安全開發(fā)須警鐘長鳴。 供圖/新華社

高含硫氣田作為危險度極大的油氣藏類型，摸清它的脾氣、建立符合其特色的技術(shù)體系以及HSE體系，是實現(xiàn)安全高效開發(fā)的關(guān)鍵所在。

特邀嘉賓（排名不分先后）

中國石油西南油氣田公司天然氣研究院副院長 ……………………常宏崗

中國石化中原油田普光分公司開發(fā)管理部副主任 …………………彭鑫嶺

7月5日，中國石油西南油氣田龍崗采油氣作業(yè)區(qū)全體干部職工倍感興奮。因為投產(chǎn)三周年后，龍崗氣田打破了“中國技術(shù)無法開采高含硫氣田”的魔咒，生產(chǎn)了逾40億立方米天然氣。

據(jù)了解，我國高含硫天然氣資源十分豐富，在現(xiàn)已探明的天然氣田中，資源量超過4萬億立方米，探明儲量近萬億立方米。比如，我國渤海灣盆地趙莊氣田、四川盆地飛仙關(guān)組氣藏和長興組生物礁氣藏都是高含硫氣藏。盡快實現(xiàn)高含硫氣田的安全高效開發(fā)，對緩解我國天然氣供需矛盾，促進國民經(jīng)濟發(fā)展將發(fā)揮重要作用。

目前，中國石油西南油氣田、中國石化中原油田、中國石化西南油氣田等單位在安全高效地開采高含硫氣藏方面都已有成功探索。就此，中國石油石化記者采訪了中國石油西南油氣田、中國石化中原油田單位相關(guān)負責人。

摸清高含硫氣田“脾氣”

中國石油石化：目前，高含硫氣藏占貴單位資源量的比重有多大？貴單位開發(fā)高含硫氣藏的現(xiàn)狀是怎么樣的？

彭鑫嶺：普光氣田所在“宣漢-達縣區(qū)塊”天然氣資源量為8916億立方米，其中90%以上高含硫化氫。目前已累計探明天然氣地質(zhì)儲量4121.69億立方米，98%以上含硫化氫。

普光氣田2009年10月投入試生產(chǎn)，2012年5月30日實現(xiàn)整體投產(chǎn)，建成混合氣（井口含硫化氫天然氣）產(chǎn)能110億立方米/年。目前運行正常，計劃2012年日均生產(chǎn)混合氣2740萬立方米，今年年產(chǎn)量有望突破100億立方米。普光氣田是國內(nèi)第一個成功規(guī)模投入開發(fā)的高含硫化氫氣田。

與此同時，建成年處理能力120億立方米普光天然氣凈化廠， 為“十一五”國家重點工程“川氣東送工程”提供了穩(wěn)定的氣源，也成為全國最大的硫黃生產(chǎn)基地。

常宏崗：我國高含硫氣藏中90%集中在四川盆地，目前已探明高含硫天然氣儲量約9200億立方米，占全國天然氣總探明儲量的1/9。其中，中國石油西南油氣田已動用高含硫天然氣儲量1402.5億立方米,僅占全國已探明高含硫天然氣儲量的15%。

目前，西南油氣田已成功開發(fā)了我國開采的第一個高含硫氣藏—中壩氣田、我國首個大型高含硫氣田—龍崗氣田，以及威遠氣田、阿姆河氣田等，形成了中（低）含硫氣藏采氣、增產(chǎn)、防腐、凈化配套技術(shù)和實踐經(jīng)驗，對高含硫氣藏開采有借鑒意義。

中國石油石化：高含硫氣藏的開采給貴單位的安全生產(chǎn)提出了哪些挑戰(zhàn)？

常宏崗：劇毒無比且腐蝕性強的硫化氫是高含硫氣田的第一殺手，高含硫氣藏開采環(huán)境與安全風險高。

此外，高含硫天然氣普遍具有埋藏深、地質(zhì)條件復雜、高含水、多位于人口稠密地的特點。高含硫氣藏的安全開采必須解決實現(xiàn)高含硫氣田水和硫化氫零排放的關(guān)鍵技術(shù)，以及建立復雜環(huán)境應(yīng)急保障技術(shù)體系。

彭鑫嶺：普光氣田是我國目前已發(fā)現(xiàn)的最大的高含硫化氫海相氣田，天然氣中硫化氫含量平均15%，二氧化碳含量平均8.6%。硫化氫是僅次于氰化物的劇毒物，是極易致人死亡的有毒氣體。當硫化氫濃度達1000ppm就會致人瞬間死亡，可普光氣田高達150000ppm。在作業(yè)現(xiàn)場，一旦硫化氫濃度超標，將直接威脅施工作業(yè)人員的生命安全。所以，高含硫化氫氣田在鉆井、采氣、集輸、凈化工程等方面安全和環(huán)保標準都非常高。

同時，高含硫化氫和二氧化碳天然氣腐蝕性極強，氣井管柱及集輸管道極易腐蝕，普通鋼材幾小時就可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，造成泄漏，導致氣田無法正常生產(chǎn)。

中國石油石化：高含硫天然氣開發(fā)與常規(guī)氣田開發(fā)有哪些不一樣的特點和難點？

與常規(guī)氣田相比，普光氣田氣藏埋藏超深（4800～6000米），氣藏壓力高（53～59Mpa），硫化氫含量高，開發(fā)投資巨大，單井建井費用高達2.4億元，是常規(guī)氣井的6.8倍。H2S、CO2危險性和危害性非常大，安全環(huán)保標準高，安全控制難度大。天然氣腐蝕性極強，對管材材質(zhì)及腐蝕防護技術(shù)要求高。高含硫氣井系統(tǒng)測試難以開展，不能及時科學測算氣井產(chǎn)能，影響對氣藏的科學評價等。

此外，普光氣田地處山區(qū)，溝壑縱橫，水系發(fā)育，易發(fā)地質(zhì)自然災(zāi)害。鉆前、集輸工程及凈化廠工程土石方工程量大，所處區(qū)域人口密集，道路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施差，大件設(shè)備運輸難度大。

這些特點和難點決定普光氣田開發(fā)工程和天然氣凈化廠工程是項技術(shù)和資金密集型的特大型工程。

常宏崗：高含硫氣田的資源利用面臨腐蝕性強、成本高、毒性大、事故后果嚴重等問題。具體表現(xiàn)在：地質(zhì)特征復雜開發(fā)評價要求高、工程技術(shù)難度大，技術(shù)要求高等特點和難點。高溫深井高含硫天然氣開采對鉆井、固井、完井技術(shù)，井筒工藝工具及材質(zhì)，壓裂酸化液體系和增產(chǎn)改造工藝技術(shù)提出更高要求，集輸過程必須解決腐蝕監(jiān)測與控制，凈化工藝必須滿足大規(guī)模天然氣處理和嚴格的污染物排放標準要求。

研發(fā)特色開發(fā)技術(shù)體系

中國石油石化：先進的技術(shù)是高含硫氣田安全高效開發(fā)的“金鑰匙”。為了有效控制腐蝕，提高儲量動用程度和單井產(chǎn)量，轉(zhuǎn)化利用有毒硫化物，貴單位研發(fā)出了哪些實用性、先進性技術(shù)？

彭鑫嶺：室內(nèi)實驗、技術(shù)攻關(guān)、現(xiàn)場應(yīng)用緊密相結(jié)合。普光分公司根據(jù)普光高含硫氣田自身特點，借鑒國內(nèi)外類似氣田開發(fā)技術(shù)經(jīng)驗教訓，針對安全高效開發(fā)普光高含硫氣田的技術(shù)瓶頸，通過自主創(chuàng)新、引進創(chuàng)新、集成創(chuàng)新，攻克了超深層礁灘相儲層預測技術(shù)、含氣性預測技術(shù)、高含硫氣井產(chǎn)能測試與開發(fā)政策優(yōu)化技術(shù)等8項高含硫氣田開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，形成了12項技術(shù)創(chuàng)新，制定了60項高含硫氣田開發(fā)技術(shù)規(guī)范，申請了40項專利，首次實現(xiàn)了國內(nèi)大型高含硫氣田安全高效開發(fā)，基本形成了我國高含硫氣田開發(fā)技術(shù)體系，開創(chuàng)了我國大型高含硫氣田開發(fā)的先河。

常宏崗：2000年1月，西南油氣田開始攻關(guān)大型高含硫氣田安全開采技術(shù)，2007年12月已經(jīng)完成。目前，西南油氣田形成了五大高含硫氣田開采技術(shù)。

創(chuàng)建了高含硫氣井產(chǎn)能快速測試分析方法，研制成功8種新型高抗硫測試工具和流程，首次實現(xiàn)了高含硫氣井7000米深度精確壓力資料錄取。自主研發(fā)了三軸應(yīng)力校核完井設(shè)計技術(shù)、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(yīng)用成功率100%；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(chǎn)量……

由圖2可知，實體煤和支架控頂作用明顯，頂板下沉量小，受充實率的影響小。充填體控頂作用受充實率影響明顯，頂板下沉量隨著充實率的增大而降低，當充實率為 60%，70%，80%，90%，95%，100%時，待充區(qū)工作 面 頂 板 下 沉 量 分 別 為 1m，0.78m，0.55m，0.33m，0.20m，0.11m。充實率受材料特性、工藝等因素影響，一般充實率達到90%以上可以滿足工作面所能承受頂板下沉量的要求。

中國石油石化：未來貴單位高含硫氣藏安全開采技術(shù)攻關(guān)的方向和重點是什么？將針對性地解決現(xiàn)存的哪些高含硫氣藏安全開采的難題？

常宏崗：未來，我們將在氣藏工程技術(shù)、采氣工程技術(shù)、腐蝕防護技術(shù)、天然氣凈化技術(shù)、安全環(huán)保技術(shù)五個方面開展技術(shù)攻關(guān)。

在氣藏工程技術(shù)方面，我們將針對元素硫沉積對地層傷害的定量評價以及對氣井產(chǎn)能傷害的定量評價、有水高含硫氣藏的水侵動態(tài)分析和水侵預報、多層組高含硫氣藏的開發(fā)方式優(yōu)化、存在元素硫沉積的高含硫氣井井筒內(nèi)氣液固三相壓力計算等內(nèi)容開展研究工作。

采氣工程技術(shù)中，完井技術(shù)將量化高含硫氣井井筒完整性評價指標和形成高含硫氣井環(huán)間異常帶壓的治理方法；儲層改造技術(shù)將重點形成酸壓三維模擬方法和軟件，完善深度酸壓和酸攜砂壓裂等工藝技術(shù)；采氣工藝技術(shù)則主要針對深井、高溫、高含硫排水采氣工藝，現(xiàn)有排水采氣工藝設(shè)備和井下工具防腐，高溫、高含硫、深井泡排、氣舉、電潛泵工藝等技術(shù)。

在腐蝕防護技術(shù)方面，主要開展高含硫氣藏腐蝕行為、材料選擇與評價、緩蝕劑研發(fā)與應(yīng)用、腐蝕監(jiān)測與檢測、腐蝕數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫、腐蝕控制整體設(shè)計和完整性管理等研究。

在天然氣凈化技術(shù)方面，我們將主要開展高含硫天然氣脫硫脫碳技術(shù)、克勞斯硫黃回收工藝技術(shù)及配套催化劑開發(fā)、天然氣凈化工藝配套軟件開發(fā)以及節(jié)能型天然氣凈化工藝等方面的研究。

在安全環(huán)保技術(shù)方面，將主要開展定量風險評價（QRA）技術(shù)、高含硫氣田區(qū)域應(yīng)急保障技術(shù)、油基鉆井廢棄物處理技術(shù)等方面研究。

彭鑫嶺：根據(jù)普光氣田開發(fā)生產(chǎn)及勘探工作面臨的技術(shù)難題，依托“十二五”國家科技重大專項“高含硫氣藏安全高效開發(fā)技術(shù)”項目，普光分公司計劃重點開展高含硫碳酸鹽巖氣藏精細描述及開發(fā)規(guī)律研究，高含硫氣井穩(wěn)產(chǎn)工藝技術(shù)，集輸系統(tǒng)積液、硫沉積與腐蝕控制技術(shù)等研發(fā)，以此來確保普光氣田和凈化廠的“安穩(wěn)長滿優(yōu)”運行。

構(gòu)建特色的HSE體系

中國石油石化：雖然，劇毒無比且腐蝕性強的硫化氫是高含硫氣田的第一殺手，但任何事故都是可預防的。貴單位是如何首先在思想觀念上樹立起這種理念的？

彭鑫嶺：影響安全、環(huán)保生產(chǎn)的要素很多，但抓住“人”這個在安全生產(chǎn)中起著決定性作用的要素最關(guān)鍵。吸取類似氣田事故教訓，沒有合格的職工隊伍，再嚴格的標準規(guī)范、再先進的技術(shù)和裝備都避免不了安全、環(huán)保事故的發(fā)生。鑒于這一點，普光氣田工程建設(shè)領(lǐng)導層高度重視職工培訓工作，成立專門的人力資源機構(gòu)，負責職工培訓工作的組織協(xié)調(diào)、監(jiān)督考核，認真編制并實施培訓計劃和分解落實指令性培訓計劃。這樣，通過培訓強化了職工的安全意識，樹立了全新的安全理念，掌握了安全生產(chǎn)技能，實現(xiàn)了“要我安全”到“我要安全”的轉(zhuǎn)變。

同時，通過制度、管理等方面強化安全意識。如普光氣田投產(chǎn)作業(yè)施工是整個氣田產(chǎn)能建設(shè)工程中最復雜、最危險、最關(guān)鍵的施工環(huán)節(jié)之一。所以，對投產(chǎn)施工方案進行多次優(yōu)化，對施工隊伍進行全員培訓，對施工過程進行全程監(jiān)督；在投產(chǎn)作業(yè)過程中，牢固樹立以人為本的理念，嚴格制度，規(guī)范管理，關(guān)鍵工序領(lǐng)導靠前指揮，緊盯現(xiàn)場；認真落實安全環(huán)保規(guī)定，細化清潔生產(chǎn)措施，在重點施工環(huán)節(jié)疏散500米范圍內(nèi)居民，并在作業(yè)區(qū)實施警戒；嚴格執(zhí)行應(yīng)急救援處置預案，對重點工序、關(guān)鍵環(huán)節(jié)實行全天候和“一對一”監(jiān)護，圓滿完成重漿轉(zhuǎn)運、試氣監(jiān)護和環(huán)境監(jiān)測等重要任務(wù)。在放噴、酸壓、求產(chǎn)等施工過程，實行空中、地面立體式監(jiān)測，確保實現(xiàn)安全環(huán)保目標。

●氣田高含硫，集輸須謹慎。 攝影/黃文俊

中國石油石化：除了樹立觀念外，HSE體系的建立對于高含硫氣田的安全開發(fā)是必不可少的。貴單位是如何根據(jù)自身情況來建立有特色的HSE體系的？

常宏崗：加強安全生產(chǎn)、保護生態(tài)環(huán)境，是深入貫徹落實科學發(fā)展觀的必然要求，也是我們開采高含硫氣田、實現(xiàn)資源綜合利用和可持續(xù)發(fā)展目標的有力保證。

中國石油確立的核心經(jīng)營理念是“誠信、創(chuàng)新、業(yè)績、和諧、安全”，努力打造“以人為本、安全發(fā)展、全員參與、綜合治理”的企業(yè)安全文化，將安全環(huán)保作為企業(yè)文化的重要組成部分，集中體現(xiàn)了我們的經(jīng)營管理決策和行為的價值取向。

在以鐵人精神、“三老四嚴、四個一樣”的傳統(tǒng)基礎(chǔ)上，西南油氣田牢固樹立“以人為本抓安全”的人本觀，“一切事故都是可以控制和避免”的預防觀、“安全源于責任心、源于設(shè)計、源于質(zhì)量、源于防范”的責任觀，“安全是最大的節(jié)約、事故是最大的浪費”的價值觀，促進安全工作理念的繼承和創(chuàng)新，變“事故處理、事后預防”為“本質(zhì)安全、超前預防”管理，通過不斷健全完善HSE管理體系，實現(xiàn)從安全思想到安全方法的全面提升。

彭鑫嶺：在普光氣田開發(fā)過程中，始終把安全環(huán)保放在第一位。在開發(fā)方案設(shè)計過程中，強化安全設(shè)計、環(huán)保設(shè)計，確保本質(zhì)安全、本質(zhì)環(huán)保。在施工過程中，建立健全管理制度，強化安全管理、環(huán)保檢查，每個環(huán)節(jié)都高度重視安全和環(huán)保，確保了普光氣田的安全環(huán)保、科學高效開發(fā)。

普光分公司從普光氣田開發(fā)建設(shè)準備階段就率先成立了HSE監(jiān)督管理站，并在開發(fā)建設(shè)過程中，根據(jù)工程進展的需要，及時調(diào)整HSE監(jiān)督管理部門，不斷強化HSE監(jiān)督管理工作。同時，根據(jù)工程進展需要，不斷完善基層HSE監(jiān)督管理部門，規(guī)范基層HSE監(jiān)督管理工作。

經(jīng)過不斷發(fā)展，目前已經(jīng)形成了普光分公司-廠-車間-班組“四級”HSE管理體系。

中國石油石化：高含硫氣田安全開發(fā)不僅需要技術(shù)，而且需要良好的管理。為了做到安全開發(fā)，貴單位在管理方面做出了哪些探索？

彭鑫嶺：按照中國石化集團公司的整體部署和要求，對普光氣田開發(fā)工程和凈化廠工程建設(shè)項目，形成了由集團公司職能部門決策、川氣東送建設(shè)工程指揮部監(jiān)督、中原油田普光分公司承建、各相關(guān)企業(yè)參建的分級組織管理體系，形成了“集團化決策、項目化管理、市場化運作、社會化服務(wù)”、“全過程市場化運作、全流程標準化施工、全系統(tǒng)項目化管理、全方位透明化監(jiān)督”的工程建設(shè)管理模式。開發(fā)管理工作始終以安全環(huán)保、優(yōu)質(zhì)高效為核心，以質(zhì)量管理為基礎(chǔ)，不斷強化工程監(jiān)督，為安全順利開發(fā)普光氣田提供了堅實的組織和管理保障。

幾年來，中原油田普光分公司與各參建單位以科學發(fā)展觀為指導，正確處理安全、質(zhì)量、速度和效益的關(guān)系，發(fā)揚石油石化行業(yè)的優(yōu)良傳統(tǒng)與作風，克服了地下條件異常復雜、地面環(huán)境特別惡劣等各種困難，攻克了高含硫氣田開發(fā)世界級難題，實現(xiàn)了工程的安全、優(yōu)質(zhì)、高效地建成投產(chǎn)。

常宏崗：西南油氣田積極尋求合作開發(fā)模式(引進來），通過合作共同開發(fā)高含硫氣田，學習并引進國際上在高含硫氣田開采中先進的管理經(jīng)驗和理念；以西南油氣田公司海外技術(shù)支持中心為骨干力量，在阿姆河右岸氣田推廣應(yīng)用國內(nèi)高含硫氣田勘探開發(fā)技術(shù)，展示了中國石油的實力，探索了富有特色的海外天然氣生產(chǎn)運行總承包管理模式。

●安全大于天。在高含硫氣田建設(shè)中，中石油等企業(yè)構(gòu)建起了特色HSE體系。攝影/韓吉人

●高含硫天然氣埋藏深、地質(zhì)條件復雜，給勘探工作帶來很大挑戰(zhàn)。 供圖/周澤山