我國目前規(guī)模最大的高含硫氣田—普光氣田，在開發(fā)之初面臨井控管理、H2S防護(hù)等一系列難題，通過開展國內(nèi)外科研合作，部署各項(xiàng)安全措施，在建設(shè)全過程中，未發(fā)生一起井噴事故、H2S傷人事故，同時(shí)經(jīng)受住了汶川大地震、特大暴雨襲擊等自然災(zāi)害的嚴(yán)峻考驗(yàn)。
　　
　　中國石油化工集團(tuán)公司普光氣田位于四川省東北部的達(dá)州市宣漢縣普光鎮(zhèn)境內(nèi)，是目前國內(nèi)規(guī)模最大的海相整裝高含硫氣田，也是我國“川氣東送工程”的主要?dú)庠吹亍?br /> 　　普光氣田自2009年3月宣布建成投產(chǎn)以來，已順利完成兩大標(biāo)志性工程的建設(shè)：我國第一個(gè)超百億方的酸性大氣田，達(dá)到105億m3/a酸性天然氣產(chǎn)能；亞洲第一、世界第二大規(guī)模的酸性天然氣凈化廠，凈化能力120億m3/a，年產(chǎn)硫磺240萬t。目前，初步形成了高含硫氣田安全開發(fā)建設(shè)的配套技術(shù)成果。
　　
　　開發(fā)之初面臨難題
　　
　　“川氣東送工程”是國家“十一五”重大工程之一，是我國繼“西氣東輸”之后建成的又一條橫貫東西的能源大動(dòng)脈。“川氣東送工程”包括普光及周邊區(qū)塊勘探、普光氣田開發(fā)、集輸凈化、外輸管道和天然氣利用及配套工程等項(xiàng)目，總投資620多億元，是上、中、下游一體化的宏大系統(tǒng)工程。
　　普光氣田具有“四高一深”的特點(diǎn)，即儲(chǔ)量豐度高(42×108m3/km2)、氣藏壓力高(55MPa~57MPa)、硫化氫(H2S)含量高(14%~18%)、二氧化碳(CO2)含量高(8.2%)、氣藏埋藏深(4800m~5800m)。由于普光氣田地處大巴山南麓，區(qū)域內(nèi)村落遍布、人口稠密、山高路險(xiǎn)、河流眾多，在開發(fā)之前就面臨地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、周邊環(huán)境脆弱、施工條件惡劣、應(yīng)急救援困難等難題。這在世界范圍內(nèi)絕無僅有，而適用于高含硫氣田的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺乏，井控管理、H2S防護(hù)、涉酸工程防腐蝕的任務(wù)非常艱巨，普光氣田的開發(fā)要應(yīng)對(duì)一系列世界級(jí)難題的挑戰(zhàn)。
　　面對(duì)這些難題，普光分公司積極開展國內(nèi)外科研合作，探討方案，優(yōu)選工藝，部署各項(xiàng)安全措施，保證氣田安全建設(shè)、生產(chǎn)。
　　
　　國際合作研究安全方案
　　
　　為增強(qiáng)對(duì)高含硫氣田的認(rèn)知程度，努力降低高含硫氣田的開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，中國石化集團(tuán)公司多次組織專業(yè)技術(shù)考察團(tuán)，赴加拿大、法國等具有高含H2S氣田開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的國家學(xué)習(xí)取經(jīng)。
　　針對(duì)氣藏中H2S含量較高的特點(diǎn)，普光分公司委托丹麥馬士基公司，對(duì)鉆井H2S安全防護(hù)及川東北應(yīng)急中心的建設(shè)方案進(jìn)行評(píng)估，馬士基公司建議進(jìn)一步完善應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急措施，加強(qiáng)川東北應(yīng)急救援系統(tǒng)中設(shè)施與設(shè)備級(jí)別的配備，以應(yīng)對(duì)各種緊急情況的發(fā)生。
　　通過對(duì)普光氣田鉆井采氣及集輸工程的安全和可靠性分析，挪威斯堪伯奧科技(北京)有限公司建議擴(kuò)大安全區(qū)范圍，并嚴(yán)格限制當(dāng)?shù)鼐用裨诖藚^(qū)域內(nèi)居?。恢攸c(diǎn)關(guān)注如何防止氣體泄漏，特別是對(duì)腐蝕情況的監(jiān)測(cè)、水合物的預(yù)防以及段塞流的處理。
　　加拿大IMV公司對(duì)普光氣田地面集輸及凈化廠工藝和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行論證，提出了集輸系統(tǒng)增設(shè)腐蝕緩蝕劑系統(tǒng)，避免凈化廠煙囪及火炬排放露點(diǎn)腐蝕度擴(kuò)散等建議。
　　法國國際檢驗(yàn)局對(duì)普光氣田150億m3/a的高含硫天然氣凈化廠進(jìn)行量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)認(rèn)為凈化廠選擇了工藝技術(shù)成熟可靠的方案，硬件設(shè)施自動(dòng)化水平較高，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)各類安全設(shè)施比較完善，生產(chǎn)區(qū)總體布置較為合理，廠內(nèi)外個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)都沒有超出報(bào)告中推薦的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)上限，處在風(fēng)險(xiǎn)合理降低區(qū)域。
　　
　　國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)探討安全技術(shù)
　　
　　為防止山區(qū)高含硫氣田發(fā)生H2S氣體泄漏事故，普光分公司與國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)以及知名院校開展了大量專項(xiàng)技術(shù)合作研究，力求從本質(zhì)上筑牢安全基礎(chǔ)。
　　2005年，普光分公司與西南石油大學(xué)合作，開展高含硫氣藏開發(fā)開采安全控制集成技術(shù)、應(yīng)急處理預(yù)案及技術(shù)專項(xiàng)研究，對(duì)酸氣設(shè)施應(yīng)急預(yù)案區(qū)半徑、應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的確定進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，先后完成了硫化氫泄漏、噴射燃燒和蒸氣云爆炸模擬試驗(yàn)。并且與中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院、西南石油大學(xué)聯(lián)合研究叢式井的本質(zhì)安全問題，對(duì)套管頭、采氣樹系統(tǒng)、井下管柱及附件、P301叢式井集氣站場(chǎng)等安全問題進(jìn)行了系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。
　　同時(shí)，普光分公司還和北京工業(yè)大學(xué)、勝利工程設(shè)計(jì)咨詢公司進(jìn)行合作，對(duì)H2S動(dòng)態(tài)擴(kuò)散影響區(qū)域進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，以及對(duì)集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的天然氣管道發(fā)生泄漏事故后，H2S可能擴(kuò)散遷移影響的區(qū)域進(jìn)行數(shù)值模擬分析，為普光高含H2S氣田開發(fā)的安全決策提供了科學(xué)依據(jù)。
　　此外，普光分公司還委托中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院對(duì)集輸管線和凈化廠公眾安全防護(hù)距離進(jìn)行論證。結(jié)合普光氣田高含H2S的實(shí)際，反復(fù)調(diào)研論證，最后經(jīng)國家石油工業(yè)安全專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)審定同意，制定了“138”安全距離企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即對(duì)酸氣集輸管道兩側(cè)100m以內(nèi)，集氣站場(chǎng)以井為中心300m以內(nèi)，凈化廠廠區(qū)邊界外800m以內(nèi)的2603戶民居實(shí)行全部搬遷，并在管道、站場(chǎng)、凈化廠周邊的安全距離處安裝了界樁，極大地提高了工程安全防控能力。
　　
　　優(yōu)選工藝 合理選材
　　
　　普光分公司高度重視安全技術(shù)的研究成果，并根據(jù)修改完善的各類設(shè)計(jì)方案，將先進(jìn)的安全理念體現(xiàn)在對(duì)工藝和材料的選擇上。
　　在鉆井施工工藝方面，普光分公司結(jié)合氣田地質(zhì)特征，創(chuàng)新鉆井井身結(jié)構(gòu)，將表套下深由300m增加為700m，技套調(diào)整為封隔須家河底，滿足了山區(qū)封隔復(fù)雜井段的需要。鉆井生產(chǎn)套管在儲(chǔ)層頂部以上200m至井底全部采用了抗H2S、耐CO2的雙防合金鋼套管設(shè)計(jì)，來抵抗H2S和CO2的腐蝕。在固井方面，優(yōu)選普斯威斯防氣竄膠乳體系、旋轉(zhuǎn)尾管固井等先進(jìn)固井技術(shù)，確保固井質(zhì)量。
　　在試氣投產(chǎn)工藝方面，普光氣田全井段均采用鎳基合金油管；井下工具使用高性能的鎳基合金材質(zhì)，保證了工具的長(zhǎng)期性能穩(wěn)定；油管扣型優(yōu)選了具有密封性能好、結(jié)構(gòu)連接強(qiáng)度高，抗彎能力強(qiáng)的氣密封扣。在完井方面，采用高抗硫(HH級(jí))采氣樹，加裝了井下安全閥，滿足防井噴、防H2S的要求。
　　在集輸凈化工藝方面，普光氣田根據(jù)氣藏組分和工藝特點(diǎn)，采用加熱、節(jié)流、保溫混輸?shù)臐駳饧敼に?，能夠?qū)Σ沙龅奶烊粴膺M(jìn)行集氣、加熱、節(jié)流、單井計(jì)量、放空和智能清管發(fā)送等功能；凈化工藝采用甲基二乙醇胺(MDEA)法吸收脫硫、三甘醇(TEG)吸附脫水、常規(guī)克勞斯二級(jí)轉(zhuǎn)化法回收硫磺、斯科特法加氫還原尾氣處理、酸性水汽提等一系列工藝，總硫磺回收率達(dá)到99.8%以上，從工藝設(shè)計(jì)上保證了生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定。
　　
　　監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng) 提高安全防范
　　
　　為有效消除和控制H2S傷害及火災(zāi)等事故的發(fā)生，普光分公司設(shè)計(jì)了自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)和自動(dòng)連鎖控制系統(tǒng)，有效地提高了系統(tǒng)安全防范能力。
　　普光分公司在集輸系統(tǒng)建立了火氣檢測(cè)系統(tǒng)、腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在站場(chǎng)、閥室、管線和隧道等部位分別安裝了H2S檢測(cè)儀、可燃?xì)怏w檢測(cè)儀、火焰探測(cè)器、腐蝕監(jiān)測(cè)儀(器)、電指紋監(jiān)測(cè)儀、視頻攝像頭共約1300多個(gè)。凈化廠建立了火災(zāi)報(bào)警、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)、H2S監(jiān)測(cè)、腐蝕監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控5個(gè)系統(tǒng)，共設(shè)置H2S檢測(cè)儀、可燃?xì)怏w檢測(cè)儀、感溫感煙探測(cè)器、在線腐蝕監(jiān)測(cè)儀(器)、視頻攝像頭約2000多個(gè)，分布在凈化裝置、中控室、化驗(yàn)室、液硫罐區(qū)、酸水罐區(qū)、循環(huán)水場(chǎng)、火炬等區(qū)域。實(shí)現(xiàn)了對(duì)可燃?xì)狻2S泄漏、火災(zāi)及關(guān)鍵設(shè)備腐蝕速率的連續(xù)監(jiān)測(cè)功能。
　　在此基礎(chǔ)上，普光分公司整合采氣、集輸和凈化系統(tǒng)的獨(dú)立應(yīng)急關(guān)斷資源，建成了氣田緊急關(guān)斷聯(lián)鎖系統(tǒng)，而集輸系統(tǒng)和凈化系統(tǒng)又分別建立了四級(jí)關(guān)斷系統(tǒng)，可以分級(jí)實(shí)現(xiàn)突發(fā)狀況下的應(yīng)急關(guān)斷。從井口、站場(chǎng)、集氣管線到凈化廠設(shè)備、聯(lián)合裝置等均配備了自動(dòng)關(guān)斷系統(tǒng)裝置，既能實(shí)現(xiàn)集輸系統(tǒng)的井、站、線及集輸系統(tǒng)整體四級(jí)連鎖關(guān)斷，又能實(shí)現(xiàn)凈化系統(tǒng)的設(shè)備、單元、區(qū)域和凈化廠整體四級(jí)連鎖關(guān)斷，還能根據(jù)實(shí)際情況，通過凈化廠中控室操作，快速實(shí)現(xiàn)從井口到凈化廠整個(gè)大系統(tǒng)的井、站、聯(lián)合裝置及全系統(tǒng)的四級(jí)緊急連鎖關(guān)斷，任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生一級(jí)關(guān)斷，均可自動(dòng)觸發(fā)整個(gè)氣田聯(lián)鎖關(guān)斷，確保了應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)的有效控制。