普光气田科技创新纪实

2009年10月投入开发，截至目前共投产53口井，年产天然气101.12×108立方米，成为我国规模最大的高含硫化氢海相整装气田……这就是普光气田。

“作为我国‘川气东送’的气源地，普光气田之所以能在短短几年时间内取得如此骄人的成绩，关键是充分依靠和发挥了科技的力量，是科技之光让‘普光’更耀眼！”普光气田相关负责人表示。

以科技提升综合利用水平

普光气田位于四川省达州市宣汉县境内，评价天然气资源量8916×108立方米，探明天然气地质储量4121.73×108立方米。近几年来，为提高开发管理水平和综合利用效率，该气田从优化气藏开发方案入手，建立了气田“全生命周期”管理体系，实现了气藏开发利用最大化和投入产出效益最大化。同时，普光气田加强气藏研究，培育高产气井，强化技术经济政策、井型优选及长井段产能预测等开发关键技术研究，及时应用取芯、测井等新资料，加强气田地质跟踪研究。该气田还坚持“一精、二优、三跟踪”的井位优化设计思路，优化井位设计和井身轨迹，确保钻遇更厚优质储层，按照“少井高产、效益优先”原则，减少新钻气井15口，钻遇气层厚度502.8米~1012.7米，钻遇气层符合率高达86.5%，实测无阻流量348~768×104立方米/日，平均产能由70×104立方米/日提高到80×104立方米/日，高于方案设计标准，实现了“少井高产”的目标。

为实现高效开发，普光气田精细气藏管理，围绕提高气藏最终采收率，精心诊断每口井的生产动态，确定最佳生产参数。根据气田发育多套边底水系统的特点，普光气田建立了动态监测两级管理体系，涵盖压力、产量、含水及出水情况、产出剖面等，优选满足高含硫气井要求的技术工艺设备，取全、取准每口井的气藏动态监测资料；建立分级动态分析机制，实时跟踪评价单井、井组生产动态，应用数值模拟技术，评价边底水推进情况，及时掌握气藏生产特征和变化规律；建立了判断边部气井出水征兆的指标，及时调整气井配产工作制度，控制边底水推进，提高了边部气井无水采气期。目前，普光气田主体和大湾区块共开井50口，单井产量达20~120×104立方米/日，生产压差0.67兆帕~4.9兆帕，低于方案预测的3兆帕~5兆帕,较好地控制了边底水的推进；弹性产率19.37×108立方米/兆帕，优于方案设计。

普光气田还从优化集成天然气净化工艺技术着手，提高天然气综合利用率。针对气田混合气含硫量高、压力等级高、安全风险大等特点，他们优选引进美国BV公司工艺包，同时消化吸收法国国际检验局安全咨询评价、加拿大IMV公司设计审查的成果，开展高含硫天然气选择性脱硫脱碳、20×104吨硫磺回收及尾气处理等技术攻关研究，集成发展了大规模天然气深度净化处理技术，填补了国内空白。该技术采用甲基二乙醇胺法脱硫、三甘醇吸附脱水、常规克劳斯二级转化法回收硫磺、斯科特法加氢还原尾气处理以及酸性水汽提工艺，使高含硫天然气净化率达99.99%，总硫回收率达99.9%，硫磺产品纯度达99.9%。

他们还开展了二氧化碳综合利用技术研究，减少排放，变废为宝：开展利用乙醇胺回收二氧化碳研究，应用复合胺溶剂完成了低分压二氧化碳回收侧线试验，并与常规乙醇胺吸收法性能进行对比，实现了“二氧化碳回收率大于80%、产品二氧化碳含量大于99%”的目标；与四川大学联合开展“尾气二氧化碳直接矿化磷石膏联产硫基复肥工艺”研究，在国内率先提出低浓度尾气二氧化碳直接矿化磷石膏联产硫基复肥与碳酸钙的“一步法”新工艺，为工业固废矿化二氧化碳联产化工产品的CCUS技术路线提供了范例。目前，该项目已完成现场中试试验，二氧化碳回收率达75%以上，拓宽了二氧化碳减排和增效的新途径。

以创新破解核心技术瓶颈

创新是企业发展的不竭动力。为突破关键核心技术，实现高效开发利用，普光气田组成了产学研团队，建立了面向气田生产实际的科技创新机制，依托国家科技重大专项和中石化集团“十条龙”攻关平台，开展联合攻关，创新形成了高含硫气田安全开发5项核心技术，取得了重大成果。

为满足普光特大型超深高含硫气田高产高效开发的要求，普光气田通过调研分析和气田产能建设实践，首次明确了高含硫气藏的特殊渗流规律，建立了气-液-固（硫）三相渗流理论模型，优化了开发方案；集成应用超深礁滩相储层开发精细描述技术，研发了高含硫长井段气井射孔和酸压增产技术。同时，普光气田建立了高含硫气藏开发渗流理论，创新了超深礁滩相碳酸盐岩储层开发精细描述技术，创新高含硫气田产能测试和数值模拟方法，研发了高含硫长井段气井一次性射孔技术和高含硫长井段非均质气层酸压增产技术，从而创新形成了特大型超深高含硫气田高产高效开发技术。

为确保安全高效开发，普光气田开展了大量腐蚀评价研究和腐蚀控制技术攻关，通过腐蚀监控措施的引进集成、优化配套，首次开发满足复杂山地高含硫湿气集输条件（不含凝析油）的综合防腐措施，形成了高温高压硫化氢/二氧化碳、单质硫环境管材腐蚀评价技术、高温高压高含硫化氢气井腐蚀控制技术、复杂山地高含硫湿气混输集输系统腐蚀控制技术、复杂山地高含硫气田腐蚀多元监检测技术5项关键技术，实现了特大型高含硫气田腐蚀防护技术的重大创新，为普光高含硫气田的安全平稳运行提供了技术支撑，有效保障了气田的安全开发。

普光气田还创新形成了高含硫天然气超大规模深度净化技术，引进创新两级吸收、级间冷却脱硫脱碳和催化水解有机硫技术，完善在线制氢与低温加氢尾气处理技术，研发特大型散装硫磺仓储和密闭装车技术，实现了硫磺的安全储运。他们还设计气田上下游一体化紧急关断，科学划分联锁区域，建立四级联锁逻辑，创新设计紧急切断保压、紧急切断0.5兆帕/分钟放空、紧急切断1兆帕/分钟放空3种分级关断模式，形成了大型天然气净化厂净化装置运行控制关键技术，在有效保证安全的情况下降低了环境污染。

在特大型高含硫气田安全控制技术方面，普光气田也进行了有益创新，形成了6项安全控制与应急处置关键技术，研发了5项应急处置关键装备，建立了一套复杂山地高含硫气田应急处置管理体系。他们树立“零缺陷、零容忍”的理念，首次开展复杂山地气体扩散风洞试验，揭示了不同气象条件下高含硫天然气泄漏扩散规律，创立了人体动态毒性负荷理论模型和高含硫气田安全防范标准，创新了高含硫气井安全钻井与作业技术，研发了泄漏监测、气田四级关断联锁控制技术，建成了国家级油气田应急救援基地；建立了“技术设计无缺失、监测控制无缺位、培训演练无缺员、应急救援无缺憾”的安全控制链，实现了气田建设与生产全过程、全方位、全天候的安全监测与控制。

普光气田还通过攻关形成了关键抗硫管材国产化技术。他们联合高等院校创新了超高纯净度冶炼技术，并依托宝钢和天钢，实现了P110SS抗硫套管、BG2250高镍合金油管和大口径L360抗硫集输管材国产化，打破了国外技术封锁。

同时，普光气田制定了具有普光气田特点的4类、70项技术规范，成为了国内首座大型高含硫气田开发示范基地。其《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，攻克了新中国成立以来几代石油人努力探索的难题，形成了包括54项国家专利、23项中石化专有的一整套开发技术系列，获2012年度国家科学技术进步特等奖，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。

以技改推进节能减排

近几年来，普光气田紧紧围绕绿色开发、清洁生产这一目标，加大技术改造，发展循环经济，不断提高用能效率，努力实现“三废”的达标排放。

他们在国内没有针对性能效标准和可完全对标的企业的情况下，结合自身实际，开展树标对标活动，提升节能管理水平，制定了3个层次、27类、100项指标，节能树标对标活动不断深化，分公司能耗指标逐年大幅递减。普光气田实施技术改造，有效推进了节能工作：严格执行“每消耗1×104吨标准煤从成本列支20元用于节能技措”的规定，采用节能“四新”技术，对设备、系统效率进行技改治理，取得明显成效；积极开展能效测试，进一步摸清能耗现状，先后完成净化厂生产装置、采气厂集输系统等主要用能设备、单元及系统的能源测试工作，掌握了大量能耗数据，摸清了能耗现状，提出了“提高闪蒸气回收利用”等措施50余项。

几年来，普光气田共投入资金6680万元，完成技改项目42个，实现年回收闪蒸气4300×104立方米，年节气1300×104立方米，节电1500×104千瓦时，年创经济效益9935万元。

普光气田还从优化生产运行、完善能源计量器具入手，实现了管理节能和措施节能。2012年，该气田单位油气综合能耗109.54千克标准煤/吨，比2010年单位油气综合能耗155.3千克标准煤/吨下降29.5%；单位油气综合电耗53.3千瓦时/吨，比2010年单位油气综合电耗96.2千瓦时/吨下降44.6%；节能2.9×104吨标煤，节电27346×104千瓦时，减少二氧化碳排放当量7.8×104吨。

为确保“三废”达标排放，普光气田采用国际先进生产工艺，最大限度降低排放，推广应用空气钻井技术，每井减少废泥浆30%；集输系统采取全密闭高含硫湿气混输工艺，全过程无生产废水、工艺废气和固体废物排放；实施净化厂联合装置闪蒸汽改造、克劳斯炉技术改造等清洁生产方案。

普光气田积极完善防控处理设施，确保“三废”达标排放，实现了各类污染物100%达标排放，采气废水回注率达100%，固体废物妥善处置率达100%。为最大限度减少废气排放，普光气田还强化净化厂工艺参数控制，提高硫磺回收率，使其超出设计值并达到了99.9%以上，处于国际同类气田领先水平；实施净化厂液硫池鼓泡改造等清洁生产方案，在2012年天然气产量较2011年增长约一倍的情况下，每亿立方米天然气的二氧化硫排放量降低了15.4吨，减排率达60%。针对尾气二氧化碳减排的难点，他们还开展了矿化磷石膏联产硫基复肥试验，并在国家科技部立项，现已成功完成了示范工程中试。

为实现废水“零排放”，普光气田主动提出了污水“零排放”目标，通过优化运行参数、合理调整流程，确保含硫废水治理效率和质量，气田产出水达标处理回注率达100%，实现了采气集输系统废水“零排放”。

对固体废物，普光气田更为重视，采用泥浆不落地随钻处理工艺，最大限度地减少了钻井固废产生量。其创新研发的固废烧结无害化处理技术，将钻井固废转化为水泥生产辅料。该技术已通过四川省环保厅、中石化、宣汉县环保局专家审查，并在行业内推广。3年来，普光气田已累计达标处置钻井固体废物10.6×104立方米，占总固体废物量的60%，真正实现了固体废物的“三化”目标，彻底解决了普光气田的“后顾之忧”。□