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解密普光實驗
能源2013年第3期令人“談氣色變”的高含硫氣田，如今已變成重要的清潔能源輸送基地。這個被形容為“毒蛇猛獸”的氣田是如何被制服的？農歷年前一個潮濕的清晨，我們去探訪普光氣田一處位於山巔的集氣站。此刻大霧彌漫，山路蜿蜒，當地的年輕人騎著摩托車結隊呼嘯而下，我所搭乘的豐田皮卡不得不謹慎避讓，因而不時陷在路邊殘有積雪的油菜地裡。待到山頂時，大霧已漸散去，空氣清冽，一組縱橫交織的天然氣集輸管道匍匐在一塊平整過的坡地上，它的色彩艷麗明亮，是四周乏味山區裡最醒目的工業存在。這個擁有5口開發井的天然氣集氣站被編為普光301，是川東北目前最大的集氣站之一。自2010年3月正式投產以來，在滿負荷的情況下，這塊占地不過兩畝的坡地每天能采氣超過500萬方，大約能維持兩百多公裡外西部都會重慶三天的消耗量。總體而言，普光是個規模龐大的新興氣田，眼下零散分佈在四川達州數十平方公裡崇山間的17個集氣站，在過去的2012年共采出約101億方天然氣，抵近當年中國天然氣產量的十二分之一。事實上，普光氣田是中國迄今探明規模最大、豐度最高的整裝海相高含硫氣田。項目所在的達州宣漢雖然山高水急，幾無平地，但稠密的人煙房舍依然填滿河道山巔之間每個略顯平坦的地方。考慮到前幾年重慶開縣一起令人窒息的高含硫天然氣井噴事件（那次事件造成數百位村民瞬間喪命，某石油公司主要領導亦被撤職懲戒），項目推進的每個環節，都將被抗拒、警戒、如履薄冰的復雜情緒所籠罩。無論如何，從現在的立場回顧過去，中石化成功地完成瞭這項挑戰，並藉此贏得瞭一枚非同尋常的勛章。1月18日，溫傢寶總理親授中石化“國傢科技進步特等獎”。項目第一完成人、中石化集團副總經理曹耀峰代表中石化領獎，會後他對《能源》記者說：“總共三個項目獲得特等獎。胡錦濤主席給探月工程頒獎，習近平總書記頒給特高壓項目，我代表瞭中石化百萬員工感謝瞭溫總理。過程都挺快的。”中石化首次獲得這項中國科技界年度最高獎項的理由是：特大型超深高含硫氣田安全高效開發技術及工業化應用——顯然，如果不是相關工作者的話，僅理解這個題目就是一個不小的挑戰。簡單說來，普光氣田規模龐大，除去儲量之外，它還建成瞭亞洲最大、世界第二的高含硫天然氣凈化廠，並成為“川氣東送”的主供氣源。它的平均井深接近6000米，這幾乎是峨眉山海拔的兩倍高度。此外，也是至關重要的一點，普光天然氣的硫化氫含量平均達到15%以上，這種擁有臭雞蛋氣味的酸性氣體不僅戕害生命，還極易腐蝕鋼材，損害設備。最終工程師們漂亮地控制住瞭它的幹擾，並將其分離提煉，建成瞭占中國45%硫磺產量（約210萬噸/年）的巨型工廠。高峰時期，中石化在此集合瞭大約4000名員工。其中的1400人來自中原油田，他們廣泛分佈在施工、采氣、凈化、硫磺提煉和運輸公司裡。不出所料的話，他們中的大多數將在此度過餘下的所有職業生涯，對中原油田而言，達州正日益成為總部河南濮陽之外的另一個中心，這傢石油儲量日益枯竭的老牌油田企業，此前業務已大幅度向海外油服拓展。中石化集團將普光氣田交付中原油田開發運營，讓後者重新回到集團最重要的能源生產單位序列之中。為瞭輸送這些深藏地底的寶貴氣體，經過集輸凈化，中石化大致沿長江鋪設瞭一條從四川盆地直達黃浦江的天然氣管道。在中緬油氣管道大規模投產運營之前，這條長達2170公裡的管道將是中國南方最為重要的油氣生命線。除去其中約三分之一的氣體留在川渝銷售外，其餘每年近70億方都將沿長江而下，供應沿岸日益增大的天然氣消納市場。一號工程中午時分，在一棟外墻斑駁、塗滿“拆”字的低矮辦公樓裡，身著紅色工服的工作人員陸續走出，準備到附近的食堂就餐。他們一路大聲招呼，交換彼此春節休假的消息。大概兩年多前，《能源》記者曾探訪過這個基地，當時凈化廠投產不久，所有神經都繃緊似管道一般，尚未舒緩下來，這棟原屬軍隊的灰暗辦公樓裡燈火時常徹夜通明。工程最繁忙的時候，以普光氣田為主供氣源的川氣東送成瞭中石化這傢亞洲最大企業的一號工程。上遊資產的相對匱乏和下遊煉化的長期虧損，使得普光氣源的權重更為突出。1月23日，中國石化(600028,股吧)股份有限公司公佈尚未經過審計的2012年生產經營數據。數據顯示，2012年中石化油氣當量產量為4.28億桶，同比增長4.83%。普光氣田2012年產量經過折算，大約有7300萬桶，其分量可見一斑。作為海相氣田，普光的橫空出世，不僅極大填補瞭中石化的上遊短板，也為其開發同類氣田積累瞭相當經驗。實際上，普光氣田本屬中石油的勘探地塊。但當時發現的油氣儲量以陸相為主，氣田規模小海相地層發現的不足10%。後來中石油放棄瞭該地塊，將其轉讓給中石化開發。2000年，中石化將普光氣田的勘探任務交給瞭下屬的“南方海相油氣勘探項目經理部”。並首次將真正意義上的山地高分辨率地震勘探技術帶到瞭川東北地區。到2003年，普光發現特大型整裝海相氣田已有定論。到目前為止，普光氣田已探明儲量4122億立方米，該勘探成果於2006年獲國傢科技進步一等獎（這也是中石化在今年普光項目整體獲獎之前所獲的最高獎項）。中科院院士劉光鼎等專傢認為，普光的勘探發現，緣於對海相找氣理論的運用，也是中國石油(601857,股吧)工業“二次創業”的成果。海相油氣田是相對於陸相生油理論而言。陸相生油理論是中國石油地質先輩對世界石油地質理論做出的重大貢獻，為李四光、孫健初、潘鐘祥等人在上世紀三四十年代探索得出，並先後在新疆獨山子、玉門老君廟等油田得到驗證，沿著這一理論勘探，終至大慶、勝利、華北和中原的整體突破。不過，伴隨中國國民經濟的不斷發展，油氣缺口逐漸增大，中國石油界提出“二次創業”，目標直指中國海相盆地。中國海相沉積面積共達450多萬平方公裡的土地，總體還處於勘探初期階段，開發前景相當可觀。當前，全球已探明的油氣儲量，有90%位於海相地層，但中國尤其是四川盆地，海相油氣地質時代古老，埋藏深且隱蔽性強，因之成本也相對更高。在理論革新和巨額資金的支撐下（中石化為“一號工程”投入資金達600多億，其中約一半砸在達州），中國海相油氣田的開采，正日益活躍起來。但普光的特殊性在於它的世界難題，曹耀峰將其歸納為“超深三高”。超深是指氣層的深度，國際上4500米以上的深度即列為深度氣層，普光氣田平均深度則達到接近6000米；三高是指高壓、高溫、高含硫，其中高含硫，如前所述，是個大障礙。普光氣田的硫化氫含量達到13%-18%，其所在區域，為國傢二級水源地。為此，工程師建立瞭國內首座復雜山地油氣田應急救援基地，研發瞭全氣田四級關斷連鎖控制技術，並設置瞭1466個硫化氫監測點，硫化氫濃度在2ppm即發出報警信號（濃度在1000ppm時可致人瞬間死亡，2ppm大約相當於在監測點打爛瞭一籃子臭雞蛋），報警時間小於1秒鐘，普光也成為“世界上報警儀最密集的地方”。當前，全球范圍內與普光規模相仿的高含硫氣田，僅有伏爾加河下遊的阿斯特拉罕和法國比利牛斯山附近的拉克氣田。普光氣井不僅深度大大高過其它兩傢（均在3500-4000米之間），還在開發井成功率上遙遙領先。中石化聲稱，普光氣田的開發井成功率為100%。孵化工場在普光301集氣站所在的陡梯山上（山如其名，但據稱普203、204更為陡峭），站長拿起一支激光筆，興致勃勃地向我講解墻上掛著的大幅氣井地圖。這口6000米的深井，像根碩長的吸管一樣成折線深入地殼之中。大致而言，墻上的天然氣井圖被簡單解剖成導管、表層套管、技術套管、油層套管等4層，最裡層的油層套管空心直徑隻有88.9毫米長，對6000米的深度和廣袤的山區來說，這更像是一根細長的針頭插在大地上。事實上，即便最外層的導管，其直徑也不過幾十公分。毋庸置疑，這4層套管所需的材料造價不菲，它們被要求能夠抗壓、耐酸，擁有足夠硬度並壽命長久。在普光眼下已投產的氣井中，除去導管之外，裡面三層套管大多采用哈裡伯頓、貝爾和FMC等百年老店所制造的特殊鋼材。這種對國外精尖產品的過度依賴局面並非不可打破。普光同時也為國內產商提供瞭一個絕佳的施展才華的工場，尤其是那些規模巨大、擁有較強研發實力的國內巨頭，此前一直苦於未能找到合適的市場平臺應用而被迫將科研計劃束之高閣。曹耀峰對此深有體會：“項目開始之前，國內在很多關鍵材料的研發制造上都是一片空白。”不得已，曹親自帶隊到國外洽談，但對方的壟斷報價讓他大吃一驚。“咱們一般鋼材就是幾千塊、一萬來塊每噸，要是到瞭幾萬塊一噸的合金鋼就算是很貴瞭。但像油層套管所需的鎳基合金，他們報價48萬每噸，不僅拒不還價，而且訂貨周期很長（後因量大願意將談判價格降到44萬/噸）。”對方的強勢態度讓洽談團隊大受刺激。曹耀峰認為：“咱們並不僅是普光采用這些產品，將來在其它地方甚至國外類似項目，都將長久需要應用。如果長期依賴的話，將來他們隨時可以漲價，出瞭故障也隻有找他們。”回到國內，普光項目找來長期合作夥伴寶鋼和天鋼，開始討論國產化問題。大傢認為，依據國內鋼企的科研實力和裝備工藝，研發符合項目所需的合金鋼材並非不可完成，問題的關鍵是研發成果需要被市場所接納。“我們提出由中石化出研究經費，提供基本數據，來搭建這個平臺，組建一個戰略聯盟。”曹耀峰說，“寶鋼、天鋼的積極性很高，在很短的時間裡便在幾項關鍵工藝上取得瞭實驗成功。國外廠商很警惕，立場大為松動，主動把價格砍瞭一半，降到24萬/噸。”本次項目整體獲得國傢科技進步特等獎，另有兩項有關井筒和聚丙烯的材料技術分獲技術發明和科技進步二等獎，研發人員顯然功不可沒（他們的努力贏得瞭法國國際檢驗局、丹麥馬斯基等權威機構的普遍贊譽）。在項目的推進過程中，他們研發出的3種高含硫氣田關鍵管材，不僅在普光得到廣泛應用，性能也達到國際同類產品的先進水平，且價格比國際同行低上35%-50%，並反向出口到加拿大和美國。如今，中石化渴望復制普光的成功，同在四川盆地的元壩、大灣項目已相繼啟動。“海相油氣田絕大部分都含有硫化氫，隻是含量多少的問題。”曹耀峰透露，在突破普光這個超級海相難題後，中石化一直積極謀略，但與對手相比仍顯遲滯的中亞市場，至少在技術層面，開始大方地敞開坦途。據悉，哈薩克斯坦、土庫曼斯坦等國的多傢企業，已多次向中石化發出瞭合作邀請。炙手可熱的盆地在鏟平4座山丘後，占地3000多畝的普光天然氣凈化廠成瞭群山之間的一個金屬盆底。它前望楊侯山，後枕走馬梁，還拉直瞭湍急渾濁的後巴河的小段河道。現在，沿巴河而下的整個川東北，崇山間已井架四立、管道蔓延。四川盆地是中國四大盆地之一，天然氣儲量位居全國前列，也是傳統的天然氣產區。據四川經信委公佈的數據，到2012年，四川探明天然氣儲量達1.1萬億立方米，主要集中在盆地東北的達州、廣元、巴中和南充等地。長期以來，川東北便是中石油、中石化兩傢石油巨頭的競逐要地。兩者在川東北的探礦區塊原本便相互混雜，海相找氣理論獲得突破後，兩傢競爭更趨白熱化，各自旗下的探測井成梅花間竹般短兵交接。事實上，川氣東送並非西南首條天然氣出川（渝）管道。早在1974年，國務院便召開油氣管道建設領導小組第一次會議，原則同意“川氣出川”輸氣管道的初步方案。該方案從重慶附近直抵上海，與今日的“川氣東送”管線大致重疊。工程於翌年全面開工，但因當時年代所處的復雜困境，到1980年，這項顯赫一時的工程便不瞭瞭之。到2002年，分傢後的中石油獲批“川氣入漢”工程。其主體工程“忠武線”在2003年8月開工，並於2004年10月全線貫通。“忠武線”主幹線從重慶忠縣到湖北武漢，全長760公裡，加上到湖北省內部分城市和湖南省的支線，總長1375公裡，工程總投資達100億元，設計年輸氣量30億立方米。“忠武線”建成後，中石油又相繼開工中貴線（寧夏中衛至貴陽）和蘭成線（蘭州至成都），並於2012年實現向西南管網輸氣。一旦中緬油氣管道和西氣東輸三線工程及支線完工，中石油將完成西起中亞，北抵京津，東達上海、香港，涵蓋整個西南的全國輸氣網絡，這對其競逐中國日益龐大的天然氣消費市場，將占有明顯先手。因此，普光氣田的開發與川氣東送的順利完工，對中石化彌補上遊短板的努力顯然事關重大。但僅憑一個普光氣田顯然不夠。2013年1月13日，與達州一市之隔的南充龍崗，中石油又一新井龍崗001—30開井投產。中石油對龍崗氣田的儲產量一直諱莫如深，但業內普遍估計，該氣田儲量應不低於普光，甚至有望超過中國目前最大、位於鄂爾多斯(600295,股吧)盆地同屬中石油旗下的蘇裡格氣田。在此背景下，中石化加快瞭其位於川東北區塊的勘探開發。不僅讓中原油田主力移師普光，還憑借該項目所積聚的技術和工業化運營經驗，又先後啟動瞭元壩（為廣元、南充和巴中三市交界處）、大灣（納入普光氣田）和興隆（重慶忠縣）等項目的開發。其中大灣已於2012年4月開始正式投產，規劃產能為每年30億方，元壩也將於一年後貢獻40億方。興隆尚未公佈數據，但保守估計應高於元壩和大灣。“此外，我們在川陜邊境和川西平原，勘探也有瞭重大突破。”曹耀峰說。四川盆地的天然氣熱（不僅是常規天然氣，幾乎所有在華有勘探開發業務的油氣公司都瞄上瞭四川的頁巖氣，未來倘若開采開放，它們甚至能將這個盆地煮沸），以及圍繞天然氣所形成的上下遊產業，已吸引瞭大批相關業者進駐川東北。達州、廣元和南充的狹小民用機場，航運能力已日漸吃力。在普光凈化廠下遊，便有玖源化工、華潤藍劍等巨頭進駐——他們可以獲得便捷的氣源或豐富的硫磺。達州市甚至圍繞這幾傢企業，打造出一個天然氣能源化工園區。這個名不見經傳的地區，正和臨近多個川渝縣市爭奪“中國氣都”的大牌名號。但地方並非一切都順心如意。“川氣出川”系列工程雖能為川渝帶來不菲財源，但相對而言，他們更願將川氣留在當地。單從數據上來看，四川乃是一個不折不扣的清潔能源大省——水電占全省電力總裝機的六成以上，天然氣在一次能源消費中也接近五分之一，這在中國各省市的能源消費結構中是個頗為異類的數據。對天然氣的依賴和大部出川的現狀，也讓四川在席卷全國的天然氣荒中未能因富氣幸免。為此，川人提出“川氣富川、氣化全川”的口號，並於去年由四川能源投資等3傢四川企業和中石化共同出資，組建四川省天然氣投資有限責任公司。其中四川方持股49%，中石化擁有相對控股的51%。據中石化提供的數據，普光氣田有35%的份額留在川渝兩地。但隨著川東北乃至川渝兩省市在未來幾年天然氣產量井噴時刻的到來，川氣指標如何分配，將依然是地方與央企對話的核心議題。專訪曹耀峰多年時間的攻堅克難，曹耀峰和他的團隊讓這個世界級的難題最終有瞭答案，這個項目成功的秘訣是什麼？文 | 本刊記者 王高峰2013年1月18日，當從國務院總理溫傢寶手中接過獎杯時，中國石化集團公司副總經理曹耀峰異常激動。在過去的幾年中，他幾乎將全部精力投入到瞭普光氣田項目中。這個被稱作“特大型超深高含硫氣田安全高效開發技術及工業化應用”的項目，不僅攻克瞭多個世界級的難題，而且形成瞭若幹理論和技術創新，使我國成為世界上少數幾個掌握開發特大型超深高含硫氣田核心技術的國傢。曹耀峰作為該項目的第一完成人，過去幾年的時間，幾乎都是在項目一線度過的。沒有人比他更深刻感受該項目的責任、艱辛和壓力。日前，《能源》雜志記者對曹耀峰進行瞭專訪，他講述瞭該項目立項、建設和投產背後的點滴。《能源》：您是這個項目的第一負責人，這幾年您在哪裡辦公？曹耀峰：在前線，我平常就是在前線工作，有重要會議的時候過來。《能源》：這是一個含有劇毒硫化氫的項目，在前線工作，是怎樣的一種工作狀態？曹耀峰：在那個地區工作，大腦始終是繃緊的，很緊張，因為我們面臨著兩個問題，一個是安全問題，一個是環保問題，安全就是面臨劇毒強腐蝕，環保指的是那個地方青山綠水，是國傢飲用水的水源地，生態敏感脆弱，因此工作狀態時刻都很緊張，大傢也都一樣，緊張而恐懼。《能源》：如何理解普光氣田的開發是一個世界級的難題？曹耀峰：我們看普光氣田的這幾個特征：特大型、超深、高含硫，每個特征都是一個難題。事實上，我們在給這個項目命名的時候，還省略瞭一個特征，叫復雜山地，因為項目名稱實在太長就給去掉瞭。普光氣田是一個超深高含硫氣的項目，世界上類似的項目，如加拿大的隻有兩三千米，法國拉克氣田、俄羅斯阿斯特拉罕氣田都是三四千米，普光氣田近六千米，現在正在做的項目超過瞭七千米，難度可想而知。高含硫化氫天然氣腐蝕性極強，普通鋼材幾小時就會發生應力腐蝕開裂，而硫化氫濃度又異常高，一般而言，硫化氫達到1000ppm就會致人瞬間死亡，普光氣田硫化氫濃度高達15萬ppm，在氣田安全控制方面也面臨著非常大的挑戰。《能源》：這個項目成功的決定性因素是什麼，工作過程中有沒有想過這個可能會失敗？曹耀峰：搞石油、天然氣有一個光榮傳統，就是要有“我給祖國獻石油”的這份使命感。當年條件比現在艱苦得多，我們國傢攻堅克難，建成瞭世界級的大慶油田。現在我們條件好瞭，發現瞭普光大氣田，盡管有劇毒強腐蝕，也理應把它幹好。能有幸參加這個項目我覺得很光榮，不是每個人都有這個機會的，沒有想太多成功或失敗，整個團隊都在全力以赴。當然面臨多個世界級的技術難題，把這個工程建成瞭，也是相當不容易。普光的大發現，是我們國傢海相探明的一個重大突破。找到這麼多儲量，能夠建105億方的產量（105億方天然氣，相當於1000萬噸石油當量），也是中石化對我國天然氣產業的一大貢獻。《能源》：普光氣田開發難度高，危險性大，那麼跟常規的天然氣開采相比，這個項目的經濟性如何？曹耀峰：由於開發難度大，普光氣田的投入自然要高很多。但其經濟性是由儲量和產量綜合決定的。根據我們的開發實踐，目前普光氣田單井日產量在80萬方可以實現盈利。我們可以算一下，目前一方氣大概是1.51元，打一口井，雖然需要兩三個億的投資，但日產80萬方相當於一天噴一輛價值百萬元的奔馳轎車。當然，這建立在技術進步的基礎之上，我們采取瞭很多技術手段，把地下弄的比較清楚，才達到這樣的產量和效益。《能源》：這個項目使中石化在技術上取得瞭很多突破，這些經驗的推廣前景如何？曹耀峰：在國內，項目創新技術、工藝和標準已全面應用到中國石化在大灣、元壩、興隆等高含硫氣田開發建設中，預計2015年新增天然氣生產能力100億立方米/年。近期在四川盆地黑池梁、川西，塔裡木盆地玉西、塔中、塔河外圍以及鄂爾多斯盆地海相碳酸鹽巖含硫天然氣勘探又有新的發現，項目成果推廣應用前景廣闊。在海外，中亞地區高含硫天然氣資源也十分豐富，哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦的國傢石油公司已前來商談技術引進及合作開發，拓展瞭我國海外油氣資源開發利用的新領域。《能源》：您上面提到，2015年中石化將新增天然氣100億方，這是否超越瞭川氣東送管道的輸送能力，上述氣源的市場在哪裡？曹耀峰：川氣東送管道設計運年輸量是120億立方，一共是三個壓縮機，3級加壓。設計時我們還預留瞭30個億，如果氣量大，就把那30個億加上去，就達到150億瞭。另外，川氣東送管道一開始籌劃的時候，我們七次穿越長江，90多公裡的隧道，反反復復走。我們在裡面下瞭兩根管線，從氣壓的角度上講，穿越長江很難，在其他地方鋪管線是很快的，因此如果未來氣量非常大，我們鋪管道相對容易很多。隨著時間的推移，除瞭東部，西部同樣需要天然氣，像四川重慶自身發展較快，能夠消納很大一部分。《能源》：普光氣田取得瞭怎樣的社會效益？曹耀峰：普光氣田天然氣為“川氣東送”管道沿線六省二市70多個城市提供瞭優質清潔能源，極大推動瞭產業結構調整和區域經濟社會發展，每年可減少二氧化碳排放量1680萬噸，減少二氧化硫、氮氧化物等有害物70萬噸。我國是世界上最大的硫磺需求國和進口國，其中80%硫磺用作生產磷肥的原料。普光氣田將天然氣中劇毒的硫化氫變害為利，年產210萬噸硫磺，占我國硫磺產量的45%，遠銷雲、貴、川、渝等九省（市），減少瞭進口。另外，普光氣田建設過程中，使得高抗硫套管、高鎳基合金油管、大口徑抗硫集輸管等關鍵抗硫管材全面國產化，廣泛應用到我國高含硫氣田開發建設中，並出口美國、加拿大、中東、中亞等國傢和地區，提升瞭大型國有企業高端管材制造的國際競爭力。var 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新聞來源http://news.hexun.com/2013-03-18/152202035.html
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