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上一版3  4下一版 2013年1月29日 星期 放大 缩小 默认
“唤醒”沉睡的气藏
—记国家科技进步奖特等奖“特大型超深高含硫气田安全高效开发技术及工业化应用”
本报记者 黄晓芳

压题图:净化厂工程建设现场。

左图:油气开发工作场景。钟建堂摄

下图:亚洲最大的年处理120亿立方米天然气的普光气田净化厂。马洪山摄

当中国石化集团公司副总经理曹耀峰作为国家科技进步奖特等奖项目代表,从党和国家领导人手中接过获奖证书时,他的心中充满了激动和自豪:“在中国海相找到和开发大油气田,是我国几代石油人的梦想。现在,这一梦想终于成真。”

他带领完成的“特大型超深高含硫气田安全高效开发技术及工业化应用”项目,攻克了“世界级的难题”,使我国成为世界上少数几个掌握开发特大型超深高含硫气田核心技术的国家,对我国天然气发展战略产生了重要影响。

这一技术同时实现了工业化运用,建成了我国首个年产能超百亿立方米的酸性大气田普光气田和亚洲最大的酸性天然气处理厂,以及干支线长达2000余公里的川气东送长输管道,把清洁的天然气跨越万水千山送往中东部地区。

科技创新攻克“世界级难题”

“五大创新”技术:一是特大型超深高含硫气田高产高效开发技术;二是特大型高含硫气田腐蚀防护技术;三是高含硫天然气特大规模深度净化技术;四是特大型高含硫气田安全控制技术;五是生产3种高含硫气田关键管材的技术。

2003年,中国石化在四川东北部地区发现了迄今为止我国规模最大、丰度最高的特大型整装海相高含硫气田——普光气田,探明储量4122亿立方米。这一勘探成果获得了2006年国家科技进步一等奖。可是,要“唤醒”这个沉睡的气藏却是“世界级的难题”。

摆在人们面前的第一道难题是安全。普光气田埋藏的是高含硫天然气,一般而言,空气中硫化氢含量达1000ppm就可以使人迅速窒息,而普光气田硫化氢平均含量却高达15万ppm。其开采的安全性不言而喻。

埋藏深是普光气田面临的另一大难题。这里的天然气普遍储藏在6000米以下,地层岩性坚硬。在这么深、这么硬的地底下钻井,必须要突破原有科技的极限。

高含硫化氢天然气腐蚀性极强,普通钢材几小时就会发生应力腐蚀开裂,必须攻克腐蚀防护技术难题,攻克高含硫天然气特大规模深度净化和硫磺安全储运的难题。

有人说,“在这样的条件下施工,就像天天坐在火山口上”。

把这个气田开发利用起来,对于我国能源结构调整有着非同寻常的意义。因为在我国和普光气田具有相同条件的海相高含硫天然气资源十分丰富,探明储量已超过1万亿立方米。如果能够尽快开发普光气田并加以充分利用,对于我们立足国内发展天然气资源意义重大。

经过近7年的技术攻关和工业化应用,工程建设者们取得了“五大创新”:

一是自主创新了特大型超深高含硫气田高产高效开发技术,建成了世界第二个百亿立方米级的特大型高含硫气田——普光气田,年生产能力105亿立方米。

二是自主创新了特大型高含硫气田腐蚀防护技术,首次实现了年产百亿方高含硫湿气的直接输送,造就了利国利民的川气东送工程,节约了土地、减少了污染源,并降低了投资20%。

三是自主创新了高含硫天然气特大规模深度净化技术,自主设计建成世界第二大高含硫天然气净化厂——普光天然气净化厂,处理能力达到120亿方/年,生产硫磺210万吨/年。

四是自主创新了特大型高含硫气田安全控制技术,建立了国内首座复杂山地油气田应急救援基地,研发了全气田四级关断连锁控制技术,确保了生产安全。

五是自主研制了三种高含硫气田关键管材,打破了国外技术垄断,产品性能达到了国外同类产品先进水平,价格降低了35%至50%。高抗硫管材还出口到美国、加拿大等国,提升了大型国有企业高端管材制造的国际竞争能力。

为经济发展输送清洁能源

2012年,普光气田生产天然气约占我国天然气年产量的1/12,使川气东送沿线8省市的天然气供应量增加29.1%,70多个城市、数千家企业、近2亿人口从中受益,每年还可减少二氧化碳排放量1680万吨,减少二氧化硫、氮氧化物等有害物69.8万吨。

“川气入赣,结束了江西没有管道天然气的历史。”江西省发改委能源局副局长刘静说,以前做饭用水煤气火不稳定,而且炉灶总是被堵。现在好了,江西老表也用上了天然气。

中国石化川气入赣前,江西省没有天然气管线,没有管输天然气,位于九江国家出口加工区的巨石集团九江有限公司是川气入赣后的第一批企业受益者。

“之前我们用液化石油气,安全上是个问题,运输成本更大,而且由于热值不稳定,我们的产品性能和产量受到很大影响。”巨石集团九江有限公司总经理储培根说,用上天然气后,单从成本上说,一天就可节约7万元,一年省下近3000万元。

浙江萧山发电厂卢广法给记者讲了这样一个故事,2009年,厂里的两台40万千瓦的燃气发电机组一共只运转了92个小时,全年亏损两亿多元,“不是我们不愿意发电,是天然气根本供不上”。

这一切在2010年普光气田达产,实现川气东送之后有了根本的改变。“在那一年,我们的燃气发电机组全年运转了1600多小时,是2009年的十几倍,当年赢利了几千万元。”卢广法说。

不只是萧山发电厂,浙江钱塘江沿岸一共有3座大型燃气发电厂,在川气到来之前,几乎都处于关停状态。“一方面是浙江夏天电不够用,另一方面是燃气发电机组在闲置”。

川气到来之后,2010年,这3家大型的燃气发电厂发电小时数比上年飙升十几倍,而且全部首次实现赢利。“预计今年发电可以达到2500小时。”浙江省发改委能源局煤炭石油天然气处处长张福平说。

除了保障中东部地区的天然气供应,这一技术对于进一步开发我国海相高酸气田,使其成为未来我国天然气产量的增长点具有重要意义。现在,这一创新技术已全面应用到中国石化大湾、元坝、兴隆等高含硫气田开发建设中,预计到2015年,每年可以新增天然气产能100亿立方米。在国外,哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦等中亚地区国家高含硫天然气资源十分丰富,如果运用这一技术对该地区高含硫气田进行开发利用,有望增加全球天然气供应量。

我国是世界上最大的硫磺需求国和进口国,其中80%硫磺用作生产磷肥的原料。普光气田把天然气中剧毒的硫化氢变害为利,年产210万吨硫磺,占我国硫磺产量的45%,大幅降低了我国硫磺对进口的依赖程度。

这一工程还实现了一批重大装备物资的国产化,提升了我国装备制造能力,高抗硫镍基合金钢油管、涉酸大口径阀门、高抗硫采气树、X70大口径厚壁钢、双金属复合管等实现国产化,首套车载2500型压裂车组等填补了国内空白,有力地推动了国内石油工程装备的产业升级和结构调整。

现场:

走进亚洲最大的天然气净化厂

在四川省达州市宣汉县的普光天然气净化厂,空气清新,远处山间树木郁郁葱葱。

这里,是亚洲最大、世界第二的天然气净化厂,把硫化氢含量高达15万ppm、一吸足以致命的天然气变成了清洁、高效的绿色能源。但是,为了建设这座规模宏大的净化厂,可谓费尽周折。

川东北多崇山峻岭,很难在这山沟沟里找到足够大的一块平地。怎么办?开山平地。

为了尽量减少土石方量,工程设计者采取了按3个台地进行布局的方案,可即便如此,仍须搬走8座山峰,改道1条河流。整个工程用掉560多万支雷管、近8000吨炸药。

普光天然气净化厂建成之前,国内天然气净化厂规模小于30亿立方米/年,天然气含硫量低于10%。而普光气田产出的天然气,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。这种大型系列脱硫装置建设,在我国没有先例。

普光天然气净化厂引进了国际先进工艺技术,同时针对普光天然气高含硫化氢和二氧化碳的特点,中国石化组织专家研究新型脱硫剂、控制二氧化碳吸收技术、新颖的脱硫技术,完成了我国第一套大型天然气净化装置的工程设计,使我国大型高酸脱硫净化工艺设计能力达到世界先进水平。

天然气从普光气田一直运送到净化厂,都含有硫化氢和二氧化碳,但离开净化厂的时候,却变成了清洁的天然气。在这里,经过脱硫环节的硫,变废为宝,成为了硫磺。现在,净化厂已经形成年产硫磺210万吨,占到我国硫磺产量的45%。

链接:

什么是特大型超深高含硫气田

1.按储量大小分类:普光气田探明储量为4122亿立方米,根据我国石油天然气行业标准SY/T6168气藏分类标准按照储量分类,地质储量大于1000亿方为特大气藏。

2.按气藏埋深分类:普光气田中部埋深5600m,根据我国石油天然气行业标准SY/T6168气藏分类标准气藏中部埋深大于等于4500m属于超深气藏。

3.按硫化氢含量分类:国际上一般将硫化氢含量2%-50%的气田统称为高含硫气田。普光气田硫化氢含量15.2%,按照石油天然气行业标准SY/T6168,属于特高含硫气藏(10%-50%)。

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