普光气田地面集输工程建设的创新技术研究
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作者: 刘海滨 王晶
摘 要 普光气田作为国内首个成功开发的高含硫气田，已于2012年5月14日全面建成投产，累计建成产能110亿方/年，创造了巨大的经济效益和社会效益。地面集输工程建设是气田产能建设的关键环节和重要组成部分，很大程度决定着气田开发的成败，组织和建设单位在缺乏高含硫气田开发建设经验的情况下，广泛采用各类新工艺、新技术，创新管理模式，先后克服了大量现实困难，攻克了一系列世界级技术难题，高质量、高效率顺利完成了工程建设任务，并创新形成了一大批高酸气田建设管理办法和技术成果，填补了国内空白，具有极大的推广意义。
关键词 高含硫气田；集输工程；建设；创新；思考
中图分类号：TE866 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）12-0131-02
普光气田位于四川省宣汉县境内，包括普光主体和大湾、毛坝等区块，是我国已发现的丰度最高、储量规模最大的高含硫大型海相气田。具有硫化氢含量高、气藏压力高、气井产能高和气藏埋藏深的“三高一深”特点。气田所处地区地理环境复杂，周边人口密集，工程建设难度大；国内没有类似气田成功开发的先例，工程建设管理经验和技术指标缺乏；地面集输系统技术密集，对工程施工技术要求高，尤其设计自动化程度高，要求施工更加精细；国内尚无成熟的焊接工艺评定标准，复杂环境下抗硫管道焊接是一个世界性难题。
地面集输工程建设是气田产能建设的关键环节和重要组成部分，主要包括自气井井口至集气总站之间所有的站场、集输管线，以及气田矿区内的基础设施建设，如矿区道路、电力网、通信网等。普光气田地面集输工程分为普光主体、大湾区块、双庙清溪区块等三部分，工程量大，工期紧迫，技术复杂，质量要求高，施工组织难度大，决定了工程建设需要进一步提高水平，创新思路，统筹管理，确保一次投产成功并安全平稳运行。
1 地面集输工程建设技术创新
针对开发建设经验缺乏等各种现实困难，根据高含硫气田开发工艺特点和技术要求，普光气田地面集输工程建设率先从工程建设标准、集输工艺、焊接技术、自控技术、防腐技术、智能检测技术和材料选择等方面进行技术创新，成功应用并取得了显著成效，确保了气田科学高效安全平稳运行。
1.1 创新建立高酸气田工程建设标准
工程建设标准是为在工程建设领域内获得最佳秩序，对建设工程的施工、安装、验收及管理等活动和结果需要协调统一的事项，所制定的共同的、重复使用的技术依据和准则，对促进技术进步，保证工程的安全、质量、环境和公众利益，实现最佳社会效益、经济效益、环境效益和最佳效率等，具有直接作用和重要意义。普光气田地面集输工程建在保证安全第一、科学先进、保护环境和使用有效的前提下，通过调研国内外同类建设相关标准，总结分析相关技术资料，结合高酸气田工程建设特点，把成功经验和失败教训科学的总结，建立了《普光气田集输工程设计规范》、《普光气田集输管道工程质量检验评定规范》等14项技术规范，形成了一整套高酸气田地面集输工程建设技术标准体系，为同类高酸气田的工程建设提供了借鉴意义。大湾区块工程建设过程中，在沿用普光主体工程建设时所创立部分标准的同时，根据国产化材料应用的特点，进一步修订完善了相关技术标准，填补了国内空白。普光主体已累计连续安全平稳生产近3年时间，充分验证了所创立相关技术标准的适用性和可靠性。
1.2 创新应用高含硫湿气混输工艺
在借鉴加拿大类似地形的湿气集输工艺技术的前提下，结合普光气田的特点，应用节流降压、全湿气加热保温混输工艺，填补了国内高酸气田集输工艺技术空白。普光气田集输工程地处复杂山区，为保护生产区域环境，节约投资，优化工艺控制，气井产出液未在集气站现场进行分离，而是通过集输工艺流程汇合至集气总站进行统一分离。混合气从井筒到外输，先后经过3级节流和2级加热，达到设计工艺条件，既防止了水合物的形成，又达到了输送压力，同时管道积液也得到有效携带，满足了普光气田安全高效生产需要。
1.3 创新高抗硫管材焊接技术
为满足普光气田工艺生产需要，集输工艺流程采用了镍合金复合管-L360QCS+INCOLOY825、镍基合金管-INCOLOY825、A333Gr6抗硫低温钢管、L360MCS、L360QCS等多种抗硫特殊管材，复杂环境下抗硫管材焊接技术一直是世界性难题，通过母材复验常规力学性能试验，标准条件下HIC、SSC耐腐蚀试验，模拟工况HIC、SSC试验等，完成工艺评定报告，形成58份普光气田地面集输工程特种管材焊接工艺规程，全面满足了普光气田地面集输工程建设需要。通过研究和大量评价，在国内管道施工史上第一次确定并使用了GTAW和GTAW+SMAW两种焊接工艺。另外，金属粉芯半自动下向焊技术、不锈钢实芯焊丝半自动下向焊接工艺首次在大管径（DN300以上）抗硫碳钢管道和大管径不锈钢复合管道焊接中应用，大大提高了焊接工效。
1.4 创新高含硫气田自动化控制技术
生产区域点多、线长、面广，生产介质高含硫化氢剧毒气田，安全生产控制水平要求高，为此，普光地面集输系统大量采用了国内外先进的自动化控制技术，即以计算机为核心的监控与数据采集（SCADA—Supervisory Control And Data Acquisition）系统，完成对集输系统的管道、站点以及井口的监视、控制和管理，达到实时监测、反应迅速、安全高效的目的。
SCADA系统以井口、管线、集气站工艺过程参数检测以及安全保护与自控控制为重点，整合调度控制中心、分布在沿线站场的站控系统及阀室控制系统、通讯系统、现场检测仪表、紧急切断控制阀门、管线泄漏检测等系统，实现全气田集中数据采集、监控。
1.5 创新高含硫气田防腐技术
普光气田生产介质中高含H2S、CO2、Cl-、H2O等物资，集输管线和集气站设备处于严重的腐蚀环境，防腐技术对于延长管道、设备使用寿命，保障集输系统安全具有重大意义。采用“抗硫管材+缓蚀剂+防腐涂层+阴极保护+腐蚀监测+智能清管”联合防腐工艺。 1.6 优化材料选择
高含硫气田的生产特点，对集输系统中的材料选择提出了很高的要求，在多次调研的基础上，确定了普光气田集输系统中酸气管道材料必须选用合适的抗硫管材，且经过相应的抗硫限定和试验，再配合缓蚀剂加注、腐蚀监测等措施方案。站内井口到加热炉二级节流阀前的酸气管道选用INCOLOY825材质，站内加热炉二级节流阀之后的酸气、酸液管道选用L360QCS材质，站内药剂加注管道选用316L材质，站内放空管道选用A333 Gr.6材质，燃料气及仪表风管道选用20#钢材质，站外燃料气管线选用L245材质，酸气主管道在DN400（不包括DN400）以上管材选用L360MCS直缝埋弧焊钢管，DN400及以下的管材采用L360QCS无缝钢管，并对材料的S、P等有害元素进行了严格的规定，控制材料的硬度不超过HRC22，模拟现场条件对所有管材进行SSC、HIC试验和评价及焊接工艺评定。
在普光主体使用国外管材取得成功经验的基础上，为推进民族产业，在大湾区块地面工程建设期间，大力推广使用国产管材，组织研制生产了国产L360QS抗硫碳钢无缝钢管，对这部分管材的焊口热处理前后进行了残余应力检测，共检测焊口76道，残余应力符合设计要求，满足高含硫集输系统技术标准。另外，在普光气田研制开发了离心浇铸镍基复合管，大湾区块集气站试用395m，已安装完成并投入正常使用，进一步降低了开发成本，同时为今后推广使用提供的依据。
1.7 创新山区管道施工技术
普光气田地处复杂的山区，沟壑纵横、山壁陡峭，河流纵横交错。共设计各类大中小型管道跨越33处，跨越均地处河道、冲沟地段，场地狭小，常规的穿跨越施工技术不能满足工艺要求，通过技术攻关，结合各类地形地貌、跨越桁架结构形式，采用整体吊装、满堂红脚手架、整体发送、平移提升就位、利用索系发送桥面桁架等跨越施工方法与技术，较好地解决了普光气田山区复杂自然地理环境下的沟壑、河流跨越工程施工难题，并形成了一套适合复杂山区管道跨越施工技术，取得了良好的效果。
普光气田集输系统在集输管线线路施工过程中，遇到一个施工难度大的位置，坡顶地面高程682.55 m，坡底地面高程
628.74 m，坡度为61°～78°，线路实长118.5 m，为典型的陡坡施工地段，该陡坡段施工区域狭窄、作业空间狭小，且施工的管线为L360MCS φ508×22.2钢管，每根防腐管重量达到3.5吨，布管、组对、焊接都异常困难。经多次现场勘察，研究制定了多套施工方案，最终确定了卷扬机自上而下牵引布管、制作安装组对桁架、气囊调节组对质量等一系列施工方案，最终确保了该段管线优质高效完成了施工任务，为以后类似地段的酸气管线施工提供了借鉴。
2 结束语
普光气田地面集输工程的成功建设，铸就了中国高酸气田开发建设的里程碑，不仅创造了巨大经济效益和社会效益，而且为高含硫气田开发奠定了坚实的理论和实践基础，建成了普光301“采气集输示范站”、普光气田地面集输工程中国石油化工集团公司“优质工程”等一批优质工程，形成了高酸性气田集输工程建设、高酸性气田焊接施工等一系列规范，创新发展了高酸气田湿气混输工艺、智能检测等一批先进技术，总结形成了一套完整的高酸气田开发建设管理经验和做法，填补了国内空白，国产化抗硫材料和设备的成功应用，对国内高酸气田的开发建设具有重要的指导意义，为天然气工业的发展做出了积极贡献。
参考文献
[1]廖成锐.普光气田高含硫超深水平井投产配套技术[J].钻采工艺，2010（04）.
[2]住房和城乡建设部标准定额司.工程建设标准编制指南[M].中国建筑工业出版社，2009：3-4.
[3]扈爱红.加强工程投资控制与管理探讨[J].湖南有色金属，2005，05.
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