新聞中心 新聞中心
中国石化突破气田开采“世界难题”纪实
發布時間: 2013-02-20 來源: 国资委网站 【字體: 阅读: 53

从1月中旬开始,雾霾天气几次席卷大半个中国,再次唤起了人们对生态文明建设的反思。如何减少污染排放、更多地开发使用天然气等清洁能源,一时成为舆论关注的焦点。1月18日,中国科技大会召开,一项叫作“特大型超深高含硫气田安全高效开发技术及工业化应用”的成果,获得国家科技进步特等奖。这项技术使我国成为世界少数几个掌握特大型超深高含硫气田核心技术的国家。

这一成果,通俗来说,解决了“川气东送”工程的源头——普光气田天然气的“脱毒”难题,为沿线六省二市70多个城市、2亿多群众、上千家企业提供了优质清洁能源,“四川的气点燃了江浙的灶”,每年能减少二氧化碳排放1680万吨,减少二氧化硫、氮氧化物等有害物69.8万吨,相当于每年提供超过1457.16万吨标准煤的清洁能源,同时,使我国硫磺产量翻番,减少了进口,缓解了我国化肥原料紧张局面。

梦想:川气点燃江浙灶

我国清洁能源使用率一直比较低。2011年,世界一次能源消费结构中天然气占23.7%,我国仅占4.5%。富煤少油缺气依然是中国目前能源消费结构的基本情况,大力开发利用丰富的天然气资源,是国家能源发展的紧迫需求。

找油气,分为陆相和海相。在中国找到和开发海相大油气田,是中国地质学家的一个梦,也是中国石油人的一个梦。世界上90%以上的油气储量,是在海相地层中发现的,而我国在海相地层中发现的储量不足10%。以李四光为代表的中国地质学家,创造了陆相生油理论,相继发现了大庆、胜利等一大批油气田。而在海相地层中寻找大油气田,虽然一直没有大的成果,中国石油工作者却在执着探索。

由于四川盆地利于产油的地理结构,科学家的眼光集中在这里。20世纪70年代中期,我国曾实施了一项引起全国震动的“川气出川”工程。计划经过5年努力,在四川盆地组织大规模油气会战,实现四川省年产天然气300亿立方米,然后铺设长达2940公里的管道,使天然气沿长江而下,穿巴蜀,过鄂中,经江苏,直抵上海,以期望中国的能源结构能发生巨大变化,带动中国经济的发展。然而到了1980年,这项工程因为勘探没有大的发现、后继开发生产能力不足而偃旗息鼓。

中国是能源需求大国,根据国际能源署公布的数据,随着经济发展,2010年中国天然气消费量达1072亿立方米,同比增长22.73%。根据“十二五”规划,到2015年,中国的天然气在一次能源消费中的占比将达到8.3%,这一比例相当于每年消费天然气2600亿立方米。据《中国能源发展报告(2009)》预计,到2015年及2020年,中国天然气供需缺口将达30%至40%。预计至2030年,中国的天然气消费量将占全球消费总量的7%。届时,中国将超过日本,成为亚太地区最大的天然气消费国。

国家急需天然气能源,国人期盼着“川气出川”。

2003年,中国石化南方海相勘探终于获得重大突破,普光气田被发现。

普光气田是我国目前发现的最大规模海相整装高含硫气田,截至目前已探明天然气地质储量4122亿立方米,根据我国石油天然气行业气藏分类标准,属于特大气藏。有了这个大气田,天然气就可以“出川”,能送到沿线六省二市70多个城市,为那里的两亿多人提供绿色清洁能源,从而推进生态文明建设。

为有效开发利用高含硫天然气资源,国务院将“川气东送”工程列为“十一五”国家重大工程,将普光气田作为工程的主供气源。

可靠:“险情”验证了安全

发现普光气田,为“川气出川”提供了资源基础。然而,只有将勘探的资源转化成现实的产能,“川气东送”才能真正实现。

从人类科学探索的角度看,入地甚至比上天还难。普光气田属超深、高含硫、高压、复杂山地气田,对其开发是公认的“世界级难题”。难在超深,气藏中部埋深5600米,平均钻深5974米;根据国家标准,属于超深气藏。气田地下情况复杂,地层可钻性差,钻井施工风险大,最长钻井周期为3年。难在高压,气藏平均压力为55.8兆帕;难在高酸,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,尤其令人“谈气色变”的是海相地层中高含硫化氢。1000ppm(百万分比浓度)硫化氢会令人迅速窒息死亡,而普光气田硫化氢平均含量达15万ppm。开发这样的高含硫气田,无异于闯“龙潭虎穴”,安全风险极高。

普光气田地处四川东北部宣汉县普光镇,人口密集,地形复杂。必须万无一失!普光气田的开发者们,自主创新出特大型高含硫气田安全控制技术,管控“零缺陷、零容忍”,建立了四道“门闩”,形成了“技术设计无缺失、监测控制无缺位、培训演练无缺员、应急救援无缺憾”的安全控制链,对气田开发生产实行全过程、全方位、全天候安全监控管理,实现了钻井“喷不出”、作业“堵得住”、生产“不泄露”、监测“测得准”、关断“关得严”、救援“反应快”。普光气田开发建设的几年间,钻井施工、投产作业零事故;天然气集输站场、管道、净化厂泄漏监测准确率100%。

为了提高风险防范能力,普光气田逐步完善形成了“横向到边,纵向到底”的应急预案体系,摸索出“高含硫天然气泄漏复杂山地扩散数值模型”,划定了危险区域,共设置9个基站、387个广播点,预警范围覆盖了气田周边8个乡镇的8万余人口。气田还与附近村庄,建立了三级企地应急疏散联动机制,在川东北建立了应急救援中心,拥有消防坦克、强风车等国内一流的先进装备63台,具备气防、消防、医疗救护、环境监测、泥浆配送五大应急救援功能。

一次,强烈的雷电导致供电线路闪停,净化厂运行的部分设备失去了动力,就在这一意外情况出现的瞬间,气田的四级关断系统紧急启动,第一时间切断高含硫天然气来源,避免了事态蔓延。这次“险情”,真实验证了安全体系的可靠性。

精确:给气层做3D打印模型

普光气田开发投资巨大。在这里,打一口井要花费2—3亿元,是常规气藏开发的几倍甚至几十倍。要获得高效益,还要保安全,只有走“少打井、打高产井”的路子。而要打出高产井,对地下气藏的分布情况必须摸得准、认得清。开发者们首创的“礁滩相储层开发精细描述技术”,可以像医院里给人透视的CT机一样,理清地下气层的经脉血管,制作出的地下储层精细的三维地质模型,能像最新型的3D打印机打出的3D模型一样精确、生动。有了三维地质模型的指引,普光气田40口开发井,均钻遇优质气层,成功率100%。

普光气田2008年投产以来,不仅为沿线六省二市70多个城市提供了优质清洁能源,促进了这些地区的产业结构调整和区域经济社会发展,也使我国硫磺产量翻番,减少了进口,还为气田所在地的经济发展注入了新的活力,在气田周边建成了新农村示范区,在达州市建成了天然气化工园区,提高了当地人民的生活水平。

为了开发普光气田,在没有可供借鉴的相关经验及技术标准的情况下,项目第一完成人、中国石化集团公司副总经理曹耀峰带领来自大型国企、科研院所和大专院校共2858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难题,国际上首次成功开发了特大型超深复杂山地高含硫气田,自主设计建成了世界第二大高含硫天然气净化厂,形成了“特大型超深高含硫气田安全高效开发技术”成果,并在普光气田实现了工业化应用。

普光气田项目跨越多个领域,涉及多个学科。该项目创新形成的五项核心技术,其中三项达到国际领先水平,两项达到国际先进水平。与世界上前三大高含硫气田主要技术指标相比,普光气田开发井成功率、腐蚀速率、天然气净化率、硫磺回收率4项主要技术指标处于领先水平。

普光气田项目不仅成就了惠及2亿多群众的川气东送工程,而且为“唤醒”国内更多的高含硫天然气储量,开辟出了一条成功的路径,这就是:以企业为主体,整合国内外科研资源,集众家之所长,走自主创新,集成创新、引进消化吸收再创新的道路。

而这一项目本身,无疑树立起一座巍峨的丰碑,那就是:我国特大型超深高含硫气田开发的首创,世界高含硫气田开发经典范例中的“中国样本”。

(本文章摘自2月19日《光明日报》)