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普光样本

2013-08-30吕荣洁

中国石油石化 2013年3期
关键词:普光基合金含硫

○文/ 本刊记者 吕荣洁

●普光气田的安全高效开发,令世界同行瞩目。 摄影/马洪山

普光气田不仅实现了气井超深、山地复杂、人口密集等条件下高含硫气田的安全开发,而且这种开发是高效、可复制的。

在川东北的崇山峻岭之中,遥望普光气田的外表,与其他气田没有太大的差异。

以中国石化集团党组成员、副总经理曹耀峰为总指挥的“川气东送”指挥部在这里却完成了对多个世界级难题的挑战。

经过近七年的技术攻关和工业化应用,工程建设者们在这块富集“宝藏”的地下抱出了个大“金娃娃”,实现了高效开发,并创新形成了“特大型超深高含硫气田安全高效开发技术”成果。

新技术突破的意义,不仅仅在于普光气田就此得以高效开发,更在于未来可以复制出更多的“普光”。目前,这项成果已经在大湾气区成功应用。元坝、兴隆等更多海相气田,也在开发建设中。

优质高效开发

要优质高效地开发普光气田,需要解决的问题太多、太难、太复杂。因此,直到“川气东送”开工前夕,还有专家认为国内不具备开发大型酸性气田的条件,更何来高效呢。

和川东北的地形一样,普光气田由多个地质构造组成,储层特征及渗流规律也错综复杂,开发投资风险高。为了有效益,就得打出高产井,要打出高产井就要对地下气藏的分布情况摸得准、认得清,找到气藏最“肥”的区域,打到气藏最“肥”的区域。

“单井只有控制在30亿~80亿立方米的储量,才能长时间保证气量是足的。”曹耀峰说。

借助于他们创新的“礁滩相储层开发精细描述技术”,他们就像拿着医院里的CT机寻找气藏,理清地下气层的“经脉血管”。

而根据精细描述结果制作出的地下储层三维精细地质模型,对地下气藏情况描述得像最新型3D打印机打出的3D模型一样,精确、生动。

虽然有了三维地质模型的指引,找到了最肥的气藏,井位可以定得更准,井型可以更优化,但是在这里打一口井要2亿元,加上地面设施大概要3亿元。

这么大的投资,如果产量不高,就没有效益,如果打的井数太多也没有效益。所以,只能走少井高产的路子,通过技术进步来摊薄成本。

可是,钻井又出现了问题。东部的功勋钻井队到了这里,忽然感觉自己就像个小学生,不会打井了。

根据他们在东部地区打井的经验,一天往往是几百米的进尺。但在这里,由于高含硫化氢,地层可钻性差,且存在多套压力系统,不仅没有进尺,而且钻杆被磨短了,钻头被磨薄了,还容易出现“喷、漏、塌、卡”的现象。

据统计,初期探井平均钻井周期达769天,最长的钻井周期达3年之久。这让曹耀峰等人心急如焚,钻井速度一定要提高。

气体钻井、垂直钻井技术,成了他们的首选。在不断研发与配套的基础上,气体钻井与垂直钻井技术迅速成熟,并被规模化应用。

这样,他们不仅施工质量大幅度提高了,而且钻井速度也比常规钻井方式提高了4.78倍。

他们还通过一系列的优化措施,将普光气田初步方案中的开发井数由52口优化为40口,其中还有一口是探井重新利用。仅此一项就减少钻井、站场、集输投资34.1亿元。

多项措施实施后,普光气田平均单井日产量超过100万立方米。气田投产四年来,截至2013年1月22日,普光天然气田已累计生产天然气超241亿立方米。

装备国产化

“普光”不仅是高含硫的一个代名词,而且是强腐蚀的代名词。曹耀峰介绍说,普通气井管柱及集输管道在这种情况下,管线内壁就有如刀削斧劈一般,“几个小时内便会发生脆断”。

只有最高标准的双抗(抗硫化氢、抗二氧化碳)管材,才是这种强腐蚀的“克星”。这就是镍基合金钢管。

曹耀峰刚到指挥部任职时,这种长期由国外公司垄断的镍基合金钢材每吨售价高达40余万元,而当时国内好的普通钢材一吨才几万元,相差十几倍。

不仅价格高昂,而且部分设备缺口较大,供货周期长达10个月,更兼故障频发,售后技术服务又得不到及时保障。这在气田建设初期已经有了经验和教训。

那些因为普光气田而改变的生活——罗伟元一家的生活变迁

67岁的罗伟元世代居住在四川省达州市宣汉县普光镇铜坎村大巴山腹地的山坳里,普通平凡的农家生活随着普光气田的开发,正逐渐改变。

① 2007年11月,罗伟元的妹妹罗碧元在自家的老房子里烧火做饭。

② 2011年11月,罗碧元在哥哥罗伟元“气都新村”的新家里帮厨做饭。

③ 罗伟元接孙子罗宇航,在中国石化援建的宣汉县普光学校校门附近准备放学回家。

④ 罗伟元耕种的田地不远处就是普光天然气净化厂,他希望普光的未来和自己家人的生活越来越美好。

本组图片均由马洪山摄影

“从战略上考虑,气田要生产20-30年,技术上不能受制于人,成本上也要降低。” 为此,曹耀峰和他的团队把目光转向了国内,在选定标准、确定管材时就开始了国产化。可是,国产化周期一般是比较长的。为此,他们联合宝钢、天津钢管等制造企业科研院所加快了步伐,工厂实验成功后就拉到现场试验。

现场试验证明了国产高钢级高抗硫镍基合金油管质量可靠,耐腐蚀性能达到美国特钢G3同等水平。质量通过了考验,成本也降下了一大截。仅大湾区块404、405两个平台应用国产镍基复合管材后,投资和制造周期均减少了一半。

有趣的是,待国内研发出高钢级高抗硫镍基合金油管后,曹耀峰发现:“国外镍基合金钢管的价格就一下子拦腰砍一半,24万元/吨。”

大工程带动了国内一批设备的发展。大湾区块所用的计量分离器、生产分离器、水分离器、快开盲板等关键设备,也全部实现了国产化。

令人印象深刻的是,2010年初,就在普光气田主体105亿立方米/年产能建设全部完成,投产试运按计划稳步实施的时候,天然气净化厂硫黄回收单元的一个重要配件——一级余锅入口端陶瓷套管大面积开裂,克劳斯炉随之“趴窝”了。

外商提出了一个个苛刻的条件:要把服务费先汇过去,再等着排工作计划。而数批“洋专家”对这个问题无能为力。

没有外援,自己研制!终于,陶瓷套管国产化的技术难题被攻克了,而且在中石化炼化企业广泛应用。

目前,包括高抗硫套管、高镍基合金油管、大口径抗硫集输管在内的关键抗硫管材已全面国产化,不仅广泛应用到我国高含硫气田开发建设中,而且出口美国、加拿大、中东、中亚等国家和地区。

世界三大高含硫气田主要技术指标对比

可复制的经验

在普光气田成功开发之前,我国在这种超深海相高酸气田开发建设方面还是一个空白。它面临的是诸多世界级的难题。

普光气田的安全高效开发,给中国提供了一个样本,也给世界了解中国超深海相高含硫气田开发提供了一个窗口。

我国海相高含硫天然气资源十分丰富,目前探明储量已超过1万亿立方米。

可以说,“特大型超深高含硫气田安全高效开发技术及工业化应用”项目形成的理论、技术、标准和管理经验“盘活”了我国更多的高含硫天然气资源,极大地推动了我国高含硫天然气的开发步伐。

该项目创建的高含硫气田储层改造、腐蚀评价、泄漏模拟等实验室,66项开发高含硫气田的技术规范,高抗硫管材等都可以被其他超深海相高酸气田开发所用。

事实上,目前在国内该项目创新技术、工艺和标准,已全面应用到大湾、元坝、兴隆等高含硫气田开发建设中。

如今,中国石化已经建成了135亿立方米/年高含硫天然气的生产能力。其中,普光特大型高含硫气田产能为105亿立方米/年,大湾区块产能为30亿立方米/年。

此外,更多的高含硫天然气储量将陆续建成产能,元坝、兴隆等都在建设之中,涪陵20亿立方米/年产能建设方案正在论证。预计2015年可为我国新增天然气产能100亿立方米/年,相当于一个千万吨级的油田。

近期,国内在四川盆地黑池梁、川西,塔里木盆地玉西、塔中、塔河外围,以及鄂尔多斯盆地海相碳酸盐岩含硫天然气勘探又有新的发现,项目成果推广应用前景广阔。

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