2023年《安全管理》之建设安全高标准普光气田.docx

建设平安高标准普光气田 　我国目前规模最大的高含硫气田—普光气田，在开发之初面临井控管理、H2S防护等一系列难题，通过开展国内外科研合作，部署各项平安措施，在建设全过程中，未发生一起井喷事故、H2S伤人事故，同时经受住了汶川大地震、特大暴雨袭击等自然灾害的严峻考验。 　　 　　中国石油化工集团公司普光气田位于四川省东北部的达州市宣汉县普光镇境内，是目前国内规模最大的海相整装高含硫气田，也是我国“川气东送工程〞的主要气源地。 　　普光气田自2023年3月宣布建成投产以来，已顺利完成两大标志性工程的建设：我国第一个超百亿方的酸性大气田，到达105亿m3/a酸性天然气产能；亚洲第一、世界第二大规模的酸性天然气净化厂，净化能力120亿m3/a，年产硫磺240万t。目前，初步形成了高含硫气田平安开发建设的配套技术成果。 　　 　　开发之初面临难题 　　 　　“川气东送工程〞是国家“十一五〞重大工程之一，是我国继“西气东输〞之后建成的又一条横贯东西的能源大动脉。“川气东送工程〞包括普光及周边区块勘探、普光气田开发、集输净化、外输管道和天然气利用及配套工程等工程，总投资620多亿元，是上、中、下游一体化的宏大系统工程。 　　普光气田具有“四高一深〞的特点，即储量丰度高(42×108m3/km2)、气藏压力高(55MPa~57MPa)、硫化氢(H2S)含量高(14%~18%)、二氧化碳(CO2)含量高(8.2%)、气藏埋藏深(4800m~5800m)。由于普光气田地处大巴山南麓，区域内村落遍布、人口稠密、山高路险、河流众多，在开发之前就面临地质构造复杂、周边环境脆弱、施工条件恶劣、应急救援困难等难题。这在世界范围内绝无仅有，而适用于高含硫气田的开发标准标准缺乏，井控管理、H2S防护、涉酸工程防腐蚀的任务非常艰巨，普光气田的开发要应对一系列世界级难题的挑战。 　　面对这些难题，普光分公司积极开展国内外科研合作，探讨方案，优选工艺，部署各项平安措施，保证气田平安建设、生产。 　　 　　国际合作研究平安方案 　　 　　为增强对高含硫气田的认知程度，努力降低高含硫气田的开发风险，中国石化集团公司屡次组织专业技术考察团，赴加拿大、法国等具有高含H2S气田开发经验的国家学习取经。 　　针对气藏中H2S含量较高的特点，普光分公司委托丹麦马士基公司，对钻井H2S平安防护及川东北应急中心的建设方案进行评估，马士基公司建议进一步完善应急预案和应急措施，加强川东北应急救援系统中设施与设备级别的配备，以应对各种紧急情况的发生。 　　通过对普光气田钻井采气及集输工程的平安和可靠性分析，挪威斯堪伯奥科技(北京)建议扩大平安区范围，并严格限制当地居民在此区域内居住；重点关注如何防止气体泄漏，特别是对腐蚀情况的监测、水合物的预防以及段塞流的处理。 　　加拿大IMV公司对普光气田地面集输及净化厂工艺和根底设计技术进行论证，提出了集输系统增设腐蚀缓蚀剂系统，防止净化厂烟囱及火炬排放露点腐蚀度扩散等建议。 　　法国国际检验局对普光气田150亿m3/a的高含硫天然气净化厂进行量化风险评价，评价认为净化厂选择了工艺技术成熟可靠的方案，硬件设施自动化水平较高，根底设计各类平安设施比较完善，生产区总体布置较为合理，厂内外个人风险和社会风险都没有超出报告中推荐的风险标准上限，处在风险合理降低区域。 　　 　　国内研究机构探讨平安技术 　　 　　为防止山区高含硫气田发生H2S气体泄漏事故，普光分公司与国内科研机构以及知名院校开展了大量专项技术合作研究，力求从本质上筑牢平安根底。 　　2023年，普光分公司与西南石油大学合作，开展高含硫气藏开发开采平安控制集成技术、应急处理预案及技术专项研究，对酸气设施应急预案区半径、应急响应级别确实定进行了系统的研究，先后完成了硫化氢泄漏、喷射燃烧和蒸气云爆炸模拟试验。并且与中国平安生产科学研究院、西南石油大学联合研究丛式井的本质平安问题，对套管头、采气树系统、井下管柱及附件、P301丛式井集气站场等平安问题进行了系统的评价。 　　同时，普光分公司还和北京工业大学、胜利工程设计咨询公司进行合作，对H2S动态扩散影响区域进行模拟预测，以及对集输管网系统的天然气管道发生泄漏事故后，H2S可能扩散迁移影响的区域进行数值模拟分析，为普光高含H2S气田开发的平安决策提供了科学依据。 　　此外，普光分公司还委托中国平安生产科学研究院对集输管线和净化厂公众平安防护距离进行论证。结合普光气田高含H2S的实际，反复调研论证，最后经国家石油工业平安专业标准化委员会审定同意，制定了“138〞平安距离企业标准，即对酸气集输管道两侧100m以内，集气站场以井为中心300m以内，净化厂厂区边界外800m以内的2603户民居实行全部搬迁，并在管道、站场、净化厂周边的平安距离处安装了界桩，极大地提高了工程平安防控能力。 　　 　　优选工艺 合理选材 　　 　　普光分公司高度重视平安技术的研究成果，并根据修改完善的各类设计方案，将先进的平安理念表达在对工艺和材料的选择上。 　　在钻井施工工艺方面，普光分公司结合气田地质特征，创新钻井井身结构，将表套下深由300m增加为700m，技套调整为封隔须家河底，满足了山区封隔复杂井段的需要。钻井生产套管在储层顶部以上200m至井底全部采用了抗H2S、耐CO2的双防合金钢套管设计，来抵抗H2S和CO2的腐蚀。在固井方面，优选普斯威斯防气窜胶乳体系、旋转尾管固井等先进固井技术，确保固井质量。 　　在试气投产工艺方面，普光气田全井段均采用镍基合金油管；井下工具使用高性能的镍基合金材质，保证了工具的长期性能稳定；油管扣型优选了具有密封性能好、结构连接强度高，抗弯能力强的气密封扣。在完井方面，采用高抗硫(HH级)采气树，加装了井下平安阀，满足防井喷、防H2S的要求。 　　在集输净化工艺方面，普光气田根据气藏组分和工艺特点，采用加热、节流、保温混输的湿气集输工艺，能够对采出的天然气进行集气、加热、节流、单井计量、放空和智能清管发送等功能；净化工艺采用甲基二乙醇胺(MDEA)法吸收脱硫、三甘醇(TEG)吸附脱水、常规克劳斯二级转化法回收硫磺、斯科特法加氢复原尾气处理、酸性水汽提等一系列工艺，总硫磺回收率到达99.8%以上，从工艺设计上保证了生产运行的稳定。 　　 　　监控预警系统 提高平安防范 　　 　　为有效消除和控制H2S伤害及火灾等事故的发生，普光分公司设计了自动监测技术和自动连锁控制系统，有效地提高了系统平安防范能力。 　　普光分公司在集输系统建立了火气检测系统、腐蚀监测系统和视频监控系统，在站场、阀室、管线和隧道等部位分别安装了H2S检测仪、可燃气体检测仪、火焰探测器、腐蚀监测仪(器)、电指纹监测仪、视频摄像头共约1300多个。净化厂建立了火灾报警、可燃气体监测、H2S监测、腐蚀监测、视频监控5个系统，共设置H2S检测仪、可燃气体检测仪、感温感烟探测器、在线腐蚀监测仪(器)、视频摄像头约2022多个，分布在净化装置、中控室、化验室、液硫罐区、酸水罐区、循环水场、火炬等区域。实现了对可燃气、H2S泄漏、火灾及关键设备腐蚀速率的连续监测功能。 　　在此根底上，普光分公司整合采气、集输和净化系统的独立应急关断资源，建成了气田紧急关断联锁系统，而集输系统和净化系统又分别建立了四级关断系统，可以分级实现突发状况下的应急关断。从井口、站场、集气管线到净化厂设备、联合装置等均配备了自动关断系统装置，既能实现集输系统的井、站、线及集输系统整体四级连锁关断，又能实现净化系统的设备、单元、区域和净化厂整体四级连锁关断，还能根据实际情况，通过净化厂中控室操作，快速实现从井口到净化厂整个大系统的井、站、联合装置及全系统的四级紧急连锁关断，任何一个环节发生一级关断，均可自动触发整个气田联锁关断，确保了应急风险的有效控制。