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防護等一系列難題，通過開展國內(nèi)外科研合作，部署各項安全措施，在建設(shè)全過程中，未發(fā)生一起井噴事故、H2S傷人事故，同時經(jīng)受住了汶川大地震、特大暴雨襲擊等自然災(zāi)害的嚴峻考驗。
　　
　　中國石油化工集團公司普光氣田位于四川省東北部的達州市宣漢縣普光鎮(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”的主要氣源地。
　　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)：我國第一個超百億方的酸性大氣田，達到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，即儲量豐度高(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、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)準規(guī)范缺乏，井控管理、H2S防護、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)對一系列世界級難題的挑戰(zhàn)。
　　面對這些難題，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
　　
　　為增強對高含硫氣田的認知程度，努力降低高含硫氣田的開發(fā)風(fēng)險，中國石化集團公司多次組織專業(yè)技術(shù)考察團，赴加拿大、法國等具有高含H2S氣田開發(fā)經(jīng)驗的國家學(xué)習(xí)取經(jīng)。
　　針對氣藏中H2S含量較高的特點，普光分公司委托丹麥馬士基公司，對鉆井H2S安全防護及川東北應(yīng)急中心的建設(shè)方案進行評估，馬士基公司建議進一步完善應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急措施，加強川東北應(yīng)急救援系統(tǒng)中設(shè)施與設(shè)備級別的配備，以應(yīng)對各種緊急情況的發(fā)生。
　　通過對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)有限公司建議擴大安全區(qū)范圍，并嚴格限制當(dāng)?shù)鼐用裨诖藚^(qū)域內(nèi)居住；重點關(guān)注如何防止氣體泄漏，特別是對腐蝕情況的監(jiān)測、水合物的預(yù)防以及段塞流的處理。
　　加拿大IMV公司對普光氣田地面集輸及凈化廠工藝和基礎(chǔ)設(shè)計技術(shù)進行論證，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腐蝕度擴散等建議。
　　法國國際檢驗局對普光氣田150億m3/a的高含硫天然氣凈化廠進行量化風(fēng)險評價，評價認為凈化廠選擇了工藝技術(shù)成熟可靠的方案，硬件設(shè)施自動化水平較高，基礎(chǔ)設(shè)計各類安全設(shè)施比較完善，生產(chǎn)區(qū)總體布置較為合理，廠內(nèi)外個人風(fēng)險和社會風(fēng)險都沒有超出報告中推薦的風(fēng)險標(biāo)準上限，處在風(fēng)險合理降低區(qū)域。
　　
　　國內(nèi)研究機構(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)科研機構(gòu)以及知名院校開展了大量專項技術(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)專項研究，對酸氣設(shè)施應(yīng)急預(yù)案區(qū)半徑、應(yīng)急響應(yīng)級別的確定進行了系統(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。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，對套管頭、采氣樹系統(tǒng)、井下管柱及附件、P301叢式井集氣站場等安全問題進行了系統(tǒng)的評價。
　　同時，普光分公司還和北京工業(yè)大學(xué)、勝利工程設(shè)計咨詢公司進行合作，對H2S動態(tài)擴散影響區(qū)域進行模擬預(yù)測，以及對集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的天然氣管道發(fā)生泄漏事故后，H2S可能擴散遷移影響的區(qū)域進行數(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)研究院對集輸管線和凈化廠公眾安全防護距離進行論證。結(jié)合普光氣田高含H2S的實際，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)準化委員會審定同意，制定了“138”安全距離企業(yè)標(biāo)準，即對酸氣集輸管道兩側(cè)100m以內(nèi)，集氣站場以井為中心300m以內(nèi)，凈化廠廠區(qū)邊界外800m以內(nèi)的2603戶民居實行全部搬遷，并在管道、站場、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)計方案，將先進的安全理念體現(xiàn)在對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，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)連接強度高，抗彎能力強的氣密封扣。在完井方面，采用高抗硫(HH級)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，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行集氣、加熱、節(jié)流、單井計量、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，總硫磺回收率達到99.8%以上，從工藝設(shè)計上保證了生產(chǎn)運行的穩(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)計了自動監(jiān)測技術(shù)和自動連鎖控制系統(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)建立了火氣檢測系統(tǒng)、腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在站場、閥室、管線和隧道等部位分別安裝了H2S檢測儀、可燃氣體檢測儀、火焰探測器、腐蝕監(jiān)測儀(器)、電指紋監(jiān)測儀、視頻攝像頭共約1300多個。凈化廠建立了火災(zāi)報警、可燃氣體監(jiān)測、H2S監(jiān)測、腐蝕監(jiān)測、視頻監(jiān)控5個系統(tǒng)，共設(shè)置H2S檢測儀、可燃氣體檢測儀、感溫感煙探測器、在線腐蝕監(jiān)測儀(器)、視頻攝像頭約2000多個，分布在凈化裝置、中控室、化驗室、液硫罐區(qū)、酸水罐區(qū)、循環(huán)水場、火炬等區(qū)域。實現(xiàn)了對可燃氣、H2S泄漏、火災(zāi)及關(guān)鍵設(shè)備腐蝕速率的連續(xù)監(jiān)測功能。
　　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)又分別建立了四級關(guān)斷系統(tǒng)，可以分級實現(xiàn)突發(fā)狀況下的應(yīng)急關(guān)斷。從井口、站場、集氣管線到凈化廠設(shè)備、聯(lián)合裝置等均配備了自動關(guān)斷系統(tǒng)裝置，既能實現(xiàn)集輸系統(tǒng)的井、站、線及集輸系統(tǒng)整體四級連鎖關(guān)斷，又能實現(xiàn)凈化系統(tǒng)的設(shè)備、單元、區(qū)域和凈化廠整體四級連鎖關(guān)斷，還能根據(jù)實際情況，通過凈化廠中控室操作，快速實現(xiàn)從井口到凈化廠整個大系統(tǒng)的井、站、聯(lián)合裝置及全系統(tǒng)的四級緊急連鎖關(guān)斷，任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生一級關(guān)斷，均可自動觸發(fā)整個氣田聯(lián)鎖關(guān)斷，確保了應(yīng)急風(fēng)險的有效控制。