2012年度:特大型超深高含硫气田安全高效开发技术及工业化应用
发布时间:2015-11-10 00:18

特大型超深高含硫气田安全高效开发技术及工业化应用

2012年国家科学技术进步奖特等奖

一、项目概况

四川盆地普光大型高含硫气田是目前国内发现的规模最大的海相整装气田,是国家“十一五”重大工程—“川气东送建设工程”的主供气源,普光气田的开发对改善能源消费结构、提高能效和保护环境有着重要的意义。普光气田具有气藏埋藏深、地形复杂、含气井段长、高含硫、中含二氧化碳、不含凝析油、具有边底水等特殊性。特别是气田硫化氢摩尔含量平均达到15.2%,属于超高含量硫化氢气田,是目前我国已探明气田腐蚀环境最恶劣的气田之一。与常规气藏开发相比,由于硫化氢为剧毒、高腐蚀气体,造成开发这类高含硫气田面临十分突出的安全、防腐、环保问题。加上国内在高含硫化氢气藏开发方面还没有成功经验,无成熟的开发经验可供借鉴,气田开发面临安全,高效,关键管材和装备的国产化,缺乏开发高含硫气藏的理论、技术和人才等四大方面的问题。针对普光气田开发建设困难和技术难题,“十一五”期间,国家科技重大专项《大型油气田及煤层气开发》设置了项目17《高含硫气藏安全高效开发技术》,围绕制约高含硫气藏开发的技术瓶颈进行攻关。通过三年多的攻关,项目完成了全部合同任务,实现了合同要求的预期成果,已初步形成高含硫气藏开发配套技术。通过自主研发、引进吸纳和集成创新,初步形成高含硫气藏开发配套技术,为“十一五”期间普光气田建成天然气年产能100亿立方米提供理论指导与技术支撑。

项目主要技术创新如下:

1.创新形成了特大型超深高含硫气田高产高效开发技术。首次发现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,直接用于开发方案的优化设计;创新了超深礁滩相储层开发精细描述技术,开发井成功率100%;研发了高含硫长井段气井射孔和酸压增产技术,一次性射孔井段达1215米,平均单井无阻流量487万立方米/天。

2.创新形成了特大型高含硫气田腐蚀防护技术。建立了高H2S/CO2分压、S、Cl-共存条件的腐蚀实验方法、腐蚀预测模型和高分压抗硫管材选材标准;研发了抗硫管材焊接工艺;创新了高含硫气田“四要素”综合防腐方法,实现了年产百亿立方米湿气直接输送。

3.创新形成了高含硫天然气超大规模深度净化技术。引进创新了两级吸收、级间冷却脱硫脱碳技术,自主创新了催化水解有机硫技术,天然气净化率99.99%;创新了在线亚当量制氢与低温加氢水解尾气处理技术,硫磺回收率99.9%;研发了特大型散装硫磺仓储和密闭装车技术,实现了年产210万吨硫磺的安全储运。

4.创新形成了特大型高含硫气田安全控制技术。首次开展了复杂山地气体扩散风洞实验,创立了毒性负荷动态分析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及作业技术,创建了高含硫天然气泄漏监测和应急救援系统;研发了气田四级关断联锁控制技术与火炬快速放空系统,实现了安全生产零事故。

5.研发了高镍基油管、高抗硫套管等五类关键抗硫管材和装备,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。

该成果获得省部级科技进步奖一等奖5项,2012年获得国家科技进步奖特等奖。

二、获奖后的主要进展

依托国家科技重大专项“十二五”规划,在“十二五”期间,普光气田已全面进入开发生产阶段,针对礁滩相储层厚度大、非均质性强,开发渗流特征及动用状况复杂,生产中存在硫沉积及积液等问题,开展气田高产稳产及集输、净化优化技术研究。针对大湾、元坝等高含硫气田埋藏深、储层变薄,要实现该类气藏有效开发,开展超深水平井开发关键技术和部分装备、管材国产化研究,以提高单井控制储量及产能,降低成本,提高效益。通过四年攻关、自主创新,创新形成高含硫碳酸盐岩气藏精细描述及开发规律,高含硫气田水平井高效开发,已开发高含硫气井稳产增产工艺,集输系统积液、硫沉积与腐蚀控制技术,百亿方级净化厂安全运行技术优化等5项创新技术,新建成我国第一个水平井整体开发高含硫气田,产能达到30亿立方米/年,整体技术水平达到国际领先;研发出6吋抗硫钻杆、HH级抗硫采气井口、抗硫高压分离器、大口径L360S抗硫输气管等抗硫装备及管材。研发出的抗硫输管等抗硫装备及管材,制造成本比进口产品降低20%-30%,并已在大湾气田得到应用。

完成单位:中国石油化工股份有限公司中原油田分公司,中国石化工程建设公司,中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院,西南石油大学,中国安全生产科学研究院,中国石油大学(北京),长江大学,宝山钢铁股份有限公司,天津钢管集团股份有限公司,北京航天动力研究所


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