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逐梦元坝——世界首个7000余米超深高含硫生物礁大气田安稳开发运行纪实

  • 2019-12-31
  • 来源:能源杂志
中国石化认真贯彻落实习近平总书记关于大力提升油气勘探开发力度、保障国家能源安全的重要指示批示精神,持续提升高质量勘探和效益开发水平,取得多项成果。其中,作为世界首个7000余米超深高含硫生物礁大气田,元坝气田的绿色安全高效开发,便是具有代表性的成果之一。

世界首个7000余米超深高含硫生物礁大气田——元坝气田,正成为天然气绿色安全高效开发的标杆!

“12月刚刚获得国家优质工程奖,就是一个精彩注解。”中国石化西南油气分公司总经理甘振维向记者介绍。

“嘉陵江边迎朝阳,昆仑山下送晚霞”。55年前,那首脍炙人口的歌曲《我为祖国献石油》,描绘出老一辈石油石化人在嘉陵江边会战的身影。然而,此后漫长的时间里,无数前辈满腔热血而来,心有不甘而去,把梦想深埋在这块土地上。

经过一代代石油石化人的不懈奋斗,2014年12月,元坝气田正式投产,一口口气井直入地宫、力擒气龙,一座座场站拔地而起、直指苍穹,宣告数十年的油气梦想终于在这里绽放。

元坝气田地处四川盆地东北部,横跨广元、南充、巴中三市,与嘉陵江比邻而居。与崇山峻岭相守,携农田村落为伴,井然有序的气井场站,点缀在诗意山水间,一幅新时代追逐油气梦想的画卷徐徐展开——石油石化人正用热血、汗水与智慧,努力把这里建设成一块持续贡献绿色能源的气藏宝地。

元坝之“稳”

5年来累计产气160亿立方米,可满足1000万户家庭8年的用气量,减排二氧化碳1.2亿吨,不断为川气东送沿线70多个大中型城市、上千家企业送去清洁能源


初冬雨后,阆中古城。

在游人如织的古街上,“老北街100号”小吃店顾客不断。在蓝色火焰上,油锅迅速升温,老板娘王大妈看准火候,抓紧制作自家的招牌小吃——炸馓子。揉面、切块、拉拽、投锅、捞起,一转眼,金黄松脆的馓子新鲜出炉、香味四溢。

“生意好的时候,我们每个月天然气得用六七百方。用气好处太多了,方便又卫生,炸出的馓子特别松脆,生火快,大火小火方便调!以后钱赚多了,就在临街再开个小卖铺!”王大妈笑开了花。

看似不起眼的天然气,承载着这个家庭对未来幸福的憧憬。这里的城镇居民用气普及率在95%以上,元坝气田充足的天然气供应功不可没。

投产5年来,元坝气田累计产气160亿立方米,保持产量逐年稳步增加,不断为川气东送沿线四川、湖北、江西、江苏、浙江、上海等省(直辖市)70多个大中型城市、上千家企业送去清洁能源,持续为长江经济带注入绿色动能。

“如果按照每户家庭日用气0.5立方米计算,可以满足1000万户家庭8年的用气量,减排二氧化碳1.2亿吨,相当于植树9.3亿棵。”甘振维为记者算了一笔账。

作为持续贡献清洁能源的重要阵地,元坝气田的诞生,凝聚了石油石化人付出的心血和努力。

加快推动天然气发展,对我国调整能源结构、提高人民生活水平、促进节能减排、应对气候变化具有重要的意义。为此,中国石化站在国家能源战略和安全的高度,大力开拓天然气增储上产新阵地。

2000年,在中国石化集团公司的部署下,勘探工作者怀着热忱的希望,踏上元坝这块土地,川东北地区海相油气勘探的大幕由此拉开。

2007年,元坝1-侧1井不负众望,在7300多米深处的海相地层钻获高产工业气流,嘉陵江边沉睡亿年的气藏被猛然唤醒。

2011年,中国石化启动元坝气田开发建设,2014年底一期试采工程投产,2016年全面建成,最终形成年产40亿立方米原料气生产能力。

投产以来,西南油气分公司因井制宜、分类施策,总结出一套“四精”管理方法,确保不同礁体均衡开采、整体效益最优。

他们通过定期维护、加强巡检、优化配产等措施,精心呵护高产井,确保其持续健康生产。对于异常井,他们精细分析原因,并针对性地制定措施,尽最大努力避免异常现象;对于产水井,不断摸索调整,找到确保压力、产量和气水比稳定的运行参数;对于低效井,则通过间歇生产等措施进行精准挖潜。

“这就像我们自己的孩子,必须因材施教,才能让他们各展所长。”西南油气分公司油气开发管理部副主任叶泰然打趣道。

在精心管理下,元坝气田目前正在生产的气井单井平均日产气40万立方米,高于方案设计指标,在行业内位于较高水平。

现有气井是存量,但要想稳产高产还必须积极增量。“业内有句俗话,上产容易稳产难。”西南油气分公司勘探开发研究院高级专家刘成川介绍,“必须加大研究力度,持续发现规模优质储量,才能实现产能有序接替。”

为此,西南油气分公司进一步加强元坝气田多层系的油气地质条件、物探处理解释、未动用储量研究和评价部署工作,努力实现元坝气田的立体开发。

他们持续深化元坝地区的油气成藏认识,提出有利区带的新认识。加强地震资料目标处理解释工作,精细落实构造和地震相特征,积极优选新层位的开发目标。“元坝气田就像一幢高楼,只要认真找,很多楼层都会有新发现。”刘成川说。

2019年,元坝气田新增探明储量约408亿立方米。至此,元坝气田三级储量(探明储量、预测储量、控制储量)已有1.1万亿立方米,为持续稳产打下坚实基础。

元坝之“难”

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面对超深、高温、高含硫、成藏复杂等难题,石油石化人积极探索、大力攻关、持续创新,奋勇征服天然气开发的巍峨险峰


“超深、高温、高含硫、多压力系统、气水关系复杂,这就是元坝气田,世界上罕见的超深高含硫生物礁气田,一座天然气开发的巍峨险峰!”西南油气分公司采气二厂厂长孙天礼介绍时,话语里有深深的自豪。

难,首先是高效开发之难。

埋藏深度,影响开发难度。世界著名的里海北部卡萨岗超大型含硫生物礁气田埋藏深度为2000米~3000米,我国著名的超深高含硫气田普光气田平均井深5980米,而元坝气田平均井深达到7048米。“这样的井深,井下温度达到160摄氏度,哪怕一个手指甲盖大小的地方,也要顶着700公斤的压力。”刘成川说。

分散小礁体的分布特点,让开采难上加难。普光气田含气面积136平方千米、平均厚度397米,而元坝气田含气面积155平方千米、平均厚度仅仅56米。刘成川说:“普光气田就像手掌,各方面比较均匀,气藏比较集中,而元坝气田就像伸开的五指,粗细都不一样,每个指节的长度、宽度、厚度也都不一样,中间还有很多空隙,这给开发带来巨大难题。”

对此,他们积极攻关、创新技术,形成小礁体气藏精细描述技术,并建立气藏三维精细地质模型,有力支撑了高效开发。同时,为提高产能及储量动用程度,他们大胆探索,采用斜井穿多层、水平井穿多礁的方式实施打井。

“钻井时,钻头先从地表垂直向下钻,找到甜点区着陆后,转个弯,再沿甜点区水平穿行一千米左右,大大扩展采气面。”叶泰然打了一个形象的比喻,“气藏埋深7000米,斜井加水平段,足足有一个珠穆朗玛峰高,为的就是把小礁体像糖葫芦一样串起来。”

新近,西南油气分公司部署开发调整井元坝104-1H井。该井进入目的层后,三次调整钻井轨迹,保障钻头在垂厚仅10余米优质薄储层中穿行,实现水平段气层钻遇率85.7%。今年12月13日,该井获得日产天然气61.2万立方米。

难,还有绿色开发之难。

元坝气田生产的井口气都是高含硫气体,硫的处理是个大问题。因此,净化厂成为必要的配套设施。

“元坝净化厂应用国内首套具有中国石化自主知识产权的高含硫天然气净化工艺包,天然气总硫回收率99.8%以上,填补了国内空白,实现天然气净化技术国产化,具有重要的社会效益和经济效益。”西南油气分公司副总工程师吴基荣介绍。

5年来,他们不断推动工艺的革新与进步,成功应用国产化硫黄回收与尾气加氢催化剂,让硫黄回收率达到99.9%以上,不仅每年可增收硫黄30多万吨,而且再次提高了环保指标,达到国际同类催化剂先进水平。

元坝气田位于长江上游生态保护区和嘉陵江集中饮用水源保护区,绿色开发责任重大。西南油气分公司开展气田采出水零排放综合处理关键技术研究,创新研发具有中国石化自主知识产权的水资源化利用技术,并在元坝气田成功建成年净水能力20万立方米的低温蒸馏站,实现气田采出水的100%资源化利用,有效节约了用水、保护了环境。

难,还难在国产化装备上。

一张国内各酸性气田地面物资装备国产化应用情况对比表在记者手中传阅,上面清楚显示,元坝气田采气树、水套加热炉、涉酸压力容器等10项重要装备已实现国产化。

“这成功验证了我们国产化设备的安全性能,同时有效推动了我国抗硫材料、抗硫设备的向前发展。”孙天礼解释说。

国内厂家高含硫设备相关制造经验和技术储备不足,因此国产化面临材料选择难度大、加工制造工艺水平受限、应用安全风险高的难题。

西南油气分公司跨行业联合多家单位一同攻关创新,成功实现高效微旋流分离器、预混式尾气焚烧炉燃烧器等关键设备的国产化,总体工程设备国产化率达85%。

“关键设备的国产化不仅打破了依赖国外技术的现状,还可以节约60%投资,全年降低成本费用300万~650万元,并延长装置连续运转周期。”元坝净化厂技术科科长李景辉自豪地说。

元坝之“安”

“技防+人防+智防”全覆盖无死角,“空中+地面+地下”三位一体防控体系,确保“勇敢者的游戏”万无一失


高含硫气田开发历来被看作是“勇敢者的游戏”。“元坝气田所产井口气高含硫化氢,有机硫含量最高508毫克/立方米,哪怕只吸入一点都足以致人死亡。安全生产无疑是最大的压力。”元坝净化厂厂长崔吉宏介绍,“然而,元坝气田投产5年来未发生一起安全环保事故,生产异常事件数量逐年减少。”

取得这样的成绩,他们持续推进的智能气田建设功不可没。

“在元坝净化厂建设和运营中,我们通过安全防护和信息化系统的集成创新,开发了安全生产应急指挥系统,极大提高了智能化安全防护的水平,是一项重大创新成果。”吴基荣介绍。

在元坝净化厂安全管理指挥中心,记者通过墙上的电子沙盘及大屏,炉内火焰燃烧、净化装置运行、硫黄生产运输等工厂所有的运行情况尽收眼底。

该系统将全厂与安全相关的17个子系统全部集成在一个平台上,实现报警信息毫秒级联动视频监控、应急操作处置、装置联锁关停、门禁开启等应急疏散系统功能,构建了全面风险管控一体化预警系统。

智能化管理不仅应用在净化厂,也全面应用于元坝气田17座场站集气站和33口气井。“我们在监控室可以对站场进行全方位、无死角的生产监控和应急处置,站场可实现无人值守。”在元坝29集气站的监控室,采气二厂元坝气田管理区经理陈曦介绍。

近来,在安全应急指挥系统的基础上,为推进安全管理更加精细,西南油气分公司又开发了安全生产监督管理平台,并于今年3月上线运行。

干什么、谁来干、何时干、怎么干、出了问题怎么办……目前该平台已建立基层单位19万台设备数据,包括操作、维护、异常处置、应急处置等800余项单项作业标准,能够精准管控气田每天的操作和作业。

为预防管道的地质灾害风险,他们建立空中、地面、地下三位一体的防控体系:空中使用无人机进行巡线,提高管道巡线覆盖率和应急处置效率;地面通过安装的9处25套地质灾害监测设备,实现地质灾害风险点的远程监控及预警;地下通过引入光纤泄漏监测技术实现管道第三方施工和泄漏信息化监测。

为确保安全工作万无一失,除了信息化建设以外,还要有严密的安全管控机制。

元坝气田输气管线长达130多公里,沿线有30多个乡镇100多个村,山区沟壑纵横,应急处置难度较高。他们在气田沿线,建成2.6万个应急疏散广播、33个防控报警器、22个集中区大功率号角,覆盖周边各村各户。这是世界气田开发史上单体最大的应急广播系统。

苍溪县元坝镇高桥村村民仲玲华是第一批安装应急广播小喇叭的村民。“我们家就安了一个,如果有异常情况,我就能第一时间知晓。家里多了这样一个东西,刚开始有点不习惯,但我们都理解,这是实打实地为我们安全着想啊!”他说。

企业安全生产离不开地方政府和社会支持与配合。他们积极推行气田设施企地共管新模式,与地方政府共同开展天然气泄漏应急演练;在各乡镇设置安全协管员,10个乡镇56个自然村形成网格化管理,协助开展巡检和应急处置,有效提高应急处置效率。

展望未来,中国石化西南油气分公司定了一个小目标:元坝气田设计稳产6年,他们正努力让稳产期延长至10年,力争为国家为人民供应更多更安全更清洁的能源!

在元坝这片筑梦、追梦和圆梦的热土上,广大石油石化人用奋斗作答——建设绿色高效平安大气田!

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