普光高含硫气田安全高效开发十年稳产创新发展与实践
来源:用户上传
作者:
摘 要：高含硫普光气田开发建设面临气藏条件复杂、二氧化硫含量高、安全开发难度大等方面的困难和技术难题，国家科技部设立了高含硫气藏安全高效开发技术科技重大专项攻关项目。通过近十年的技术攻关，高含硫气田安全高效开发走出了一条中国特色的创新之路，对国家的能源安全与经济建设作出了重大贡献。本文从理论支撑、技术推动、物质保障、人才保障、管理保障等五个方面系统总结了国内首个高含硫气田-普光气田安全高效开发稳产十年的创新发展与实践历程。
关键词：高含硫气田;高效开发;稳产;创新体系;科技重大专项
中图分类号：TE377 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）03-0000-00
针对高含硫普光气田开发建设困难和技术难题，为缓解我国能源紧张局面，有效利用高含硫天然气资源，国家科技部在2008启动的大型油气田及煤层气开发国家科技重大专项中，设立了《高含硫气藏安全高效开发技术》攻关项目。从“十一五”批准立项，持续攻关到“十三五”，该项目已获国家科技重大专项三期连续支持，“十一五”1.28亿元、“十二五”2.25亿元、“十三五”2.77亿元，累计获得中央财政资金支持6.3亿元，攻关进展顺利，成果突出，经济和社会效益显著，形成的特大型超深高含硫气田安全高效开发技术及工业化应用重大标志性成果已获国家科技进步特等奖，全面保障了年产百亿方的普光高含硫气田的十年稳产，为国家“川气东送”工程提供了主要气源，对国家的能源安全与经济建设作出了重大贡献，走出了一条中国特色高含硫气田安全高效开发的创新之路。
创新之路主要体现在理论支撑、技术推动、物质保障、人才保障、管理保障等五个方面。
1创新发展的安全开发理论体系
持续攻关，创新发展了高含硫气藏安全开发的理论体系，为普光气田十年稳产提供了理论依据。
“十一五”攻关，初步形成了针对高含硫气藏可能产生硫沉积的现象，开展了硫沉积对开发影响的实验及理论研究，并建立了硫沉积相平衡数学模型，模型拟合准确率达90%;建立了井眼气侵相变动力学环空多组分多相流计算模型，应用模型计算了普光气藏条件下的多组分环空压力场分布，这些模型为高含硫气井安全钻井提供理论指导。
“十二五”攻关，针对礁滩相气藏微裂缝发育的特点，建立了高含硫气藏双重介质气-液-固（硫）多相渗流理论模型，实现了考虑硫析出、渗流、吸附、堵塞、液锁等因素的高含硫双重介质气藏数值模拟;引入了物种传质过程和腐蚀产物膜孔隙率等参数，建立了高含硫湿气集输管道腐蚀速率预测理论模型，这些理论模型直接用于开发方案的优化设计。
“十三五”以来，开展了储层硫沉积动态分布微观可视化实验，明确元素硫优先在小孔隙和喉道处沉积、聚积，测定地层压力条件下固硫运移临界流量为2.6立方厘米/秒，建立了储层硫沉积动态分布理论模型;通过三轴蠕变试验，增加时间参数，确立了非均匀地应力作用下套管动态外载计算方程，建立了抗硫高钢级套管变形失稳理论模型;初步建立了高含硫气藏实验室条件与地层条件相对渗透率曲线转换模型。这些理论模型为普光气田持续稳产发挥了重要作用。
2 创新发展的安全开发技术体系
持续投入，逐步建立并完善了高含硫气藏安全开发技术体系，为普光气田十年稳产提供了技术动力。
（1）“十一五”后3年攻关，初步形成10项开发关键技术。分别是超深层礁滩相储层评价技术、非均质厚气层开发井产能评价技术、高含硫气藏开发数值模拟技术、高含硫气井安全钻井技术、酸性环境下优质固井技术、高含硫气井长井段射孔技术、高含硫气井一体化管柱与酸压技术、复杂山地高含硫湿气集输技术、硫沉积及水合物预测与防治技术、高含H2S/CO2介质腐蚀评价与防治技术。
（2）“十二五”通过自主研发、引进消化吸收和集成创新，形成了七项开发关键技术。分别是礁滩相双重介质储层开发精细描述技术、高含硫气藏开发动态模拟与评价技术、高含硫气藏开发监测技术、高含硫气井稳产增产工艺技术、高含硫气田湿气集输硫沉积与腐蚀控制技术、高含硫气藏超深水平井钻完井技术、百亿方级净化厂安全运行优化技术。“十二五”末，建立具有我國高含硫气藏特点的安全、高效开发技术体系，攻克开发生产及净化运行重大技术难题，形成较完备的高含硫天然气安全高效开发技术。
（3）“十三五”以来，进一步总结凝练、开拓创新，初步形成了6大技术系列。主要是：
1）形成深层滩相高含硫气藏稳产技术，目前已实现低孔低渗储层厚度、孔渗参数的有效预测，符合率达到81.7%，指导普光气田开发调整井的优化部署;
2）形成超深层复杂生物礁底水气藏高产稳产技术，精细刻画生物礁体及内幕，储层预测符合率达到91%，支撑元坝气田稳产期可达6.7年;
3）形成高含硫气藏改善储层动用状况工程技术，已实施过油管深穿透射孔、低摩阻清洁酸酸压改造、过油管堵水等工艺，5口井有效率100%;
4）形成高含硫气井安全管控技术，实现了油管内监测套管变形、严重套变井废弃封井与环空带压井安全管控;
5）形成高含硫天然气集输管道安全风险预警技术，完成集输管道安全裕量评价、泄漏与地质灾害监测研究，实现安全风险预警100%;
6）形成高含硫气田净化尾气SO2控排技术，研发新型抗氧化低温尾气加氢催化剂、金属基有机离子液体脱硫剂，开发了非水相湿法氧化脱硫深度净化工艺，预计尾气SO2浓度由“十二五”的400毫克/立方米降低100毫克/立方米;
攻关取得的阶段成果支撑了普光、元坝气田高产稳产和安全环保运行。
3创新发展的开发装备与工具体系 持续研发，形成了高含硫气藏安全开发关键装备工具体系，为普光气田十年稳产提供了物质保障。
（1）自主研制了多种高含硫气田关键装备工具。主要是高含硫天然气焚烧炉、高抗硫井下取样器、HH级抗硫采气井口、抗硫高压分离器和6吋抗硫钻杆等装备工具，打破了国外垄断，实现了国产化，提升了国有大型企业的国际竞争力。
（2）自主研制了多种高含硫气田关键管材。主要是研发了高抗硫套管、高镍基合金油管、大口径抗硫集输钢管、大口径抗硫输气管等管材，打破了国外技术封锁，实现了国产化，各项性能指标达到国外同类产品先进水平。关键管材产品已在普光、大湾和元坝等气田推广应用。
（3）建立了适应高含硫气藏特点的软件、系统及试验装置。主要是高酸性气体现场试验室、高含硫净化厂智能化应急处置系统、175℃酸性环境耐腐蚀水泥浆体系、集输系统非介入硫沉积检测装置、超深高含硫气井井筒温度-压力分析软件等。
（4）通过十年高含硫气田开发工程装备的自主研发，使高含硫气田开发工程装备的国产化率由立项时的30%提高到目前的85%，国产装备及管材价格下降23.8%-40%，提升了国有企业竞争力，有力促进了复杂高含硫天然气资源的有效利用。
4 创新发展的人才团队与创新基地
持续研究，培养了一批高含硫气藏安全开发专家队伍，建成了创新基地平台，为普光气田十年稳产提供了人才保障。
（1）建立了高含硫气田安全高效开发创新团队。以高含硫气藏安全高效开发技术为攻关平台，组织技术骨干与北京大学、中国石油大学、西南石油大学、华东理工大学、齐鲁石化、天钢等10余家单位一体化联合攻关，组成了千余名研究骨干参与的产、学、研、用人才队伍，涵盖高含硫气田气藏工程、钻井、开采、测试、集输、净化、安全环保等技术领域，大力加强专业融合，提升了研究团队的创新能力，提高了研究成果水平和石油装备制造技术水平。
（2）培养了一批高含硫气田开发专业技术人才。通过项目攻关，科研人员付出了汗水，收获了成长，有的成为享受国务院特殊津贴专家，有的成为集团公司功勋奖获得者，有的成为石油工程设计大师，有的成为中石化突出贡献专家、学科带头人等，累计培养博士后、博士硕士研究生几百人，很多已经成长为“十三五”科研技术骨干。
（3）同步建设了创新基地平台。以普光气田为创新应用推广平台，十年来，建成了国内首座高酸性气体现场实验室、抗腐蚀管材实验室等多个实验室，先后建立了天然气开发、净化研究所等多个研究机构，建立了高含硫气田安全制度标准体系，为科学研究提供了技术先进、数据可靠的实验基础平台，有力保障了高含硫气藏开发科研攻关、技术试验、推广应用和跟踪评价。
5 创新发展的组织管理保障体系
持续总结，形成了一整套专项管理创新方法和手段，为项目运行和普光气田十年稳产提供了管理体系保障。
（1）领导带头攻关，保障专项顺利实施。高含硫气藏安全高效开发技术项目立项之初就由中原油田主要领导挂帅，十年来带领项目组集智攻关、协同攻关，攻克了高含硫气藏安全高效开发难题，建成我国第一个超百亿立方米高含硫大气田、世界第二大高含硫天然气净化厂，年产200万吨优质硫磺，为“川气东送”沿线六省二市70多个城市提供了优质清洁能源，对促进产业结构调整和区域经济社会发展发挥了重要作用。
（2）创新项目管理机制。项目实施以来，按照系统工程控制论原理，将技术创新、组织管理创新、机制创新有机结合起来，建立了多学科、跨部门协同联动的大科技攻关体系，创新了以项目管理为核心的科技工程攻关管理模式，强化过程管控，明确课题长权责，确保项目进度和质量，集思广益，反复修改材料，不断凝练成果，提升成果水平，加快科研成果转化。
（3）逐步完善项目管理制度。依据国家科技专项管理制度，结合中石化总部有关要求，先后制定了项目管理办法、经费管理与会计核算办法、项目绩效考核办法等，规范了项目运行，减少了资金使用风险，确保了研究经费合规合理使用及攻关目标任务顺利完成。
（4）产学研用结合到位。按总体设计，分专题实施的原则，以中原油田为主，联合国内知名钢铁公司、石油院校、機械装备院校、安全生产院所、化工企业等院校、科研企事业单位一体化攻关，组成气藏、钻井、开采、测试、集输、净化、安全环保等多专业联合编队，总结形成了可大规模推广的高含硫气藏开发理论与技术方法，直接指导了普光高含硫气藏产能建设，为国内相似气田开发提供了技术借鉴。
（5）注重国际交流，扩大行业影响力。积极与法国斯伦贝谢、美国哈里伯顿、埃克森美孚、俄罗斯天然气工业股份公司、加拿大硫磺研究所、卡尔加里大学等十多家公司、科研院所、大学开展技术交流，扩大了我国高含硫天然气开发的国际影响力，为保障人类能源安全、高效开发高含硫气藏提供了中国方案。
参考文献
[1] 郭磊，蔡虹，张洁.国家科技重大专项对我国国家科技创新竞争力的提升作用研究[J].科技进步与对策，2013（1）：103-109.
[2] 冯身洪.国家科技重大专项内涵及定位研究[J].中国软科学，2014（9）：165-171.
[3] 孔凡群，王寿平，曾大乾.普光高含硫气田开发关键技术[J].天然气工业，2011（3）：1-4.
[4] 袁士义，孙龙德.中国石油科技创新体系构架与实践[J].石油科技论坛，2015（5）：11-13.
收稿日期：2020-01-06
作者简介：齐艳平（1976—），男，陕西宝鸡人，硕士研究生，高级工程师、注册咨询工程师（投资），研究方向：科技与项目管理、财务与经费管理。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15242525.htm
