曹耀峰：推动天然气高质量发展是实现能源转型升级的现实选择
2019-12-09 13:23:31
摘要：加大天然气的利用，推动天然气的高质量发展，是推动能源革命向纵深发展，实现能源转型升级的一个现实选择。
以下为中国科学院院士曹耀峰发言文字实录：
曹耀峰：女士们、先生们、朋友大下午好，受大会主席邀请参加这次论坛感到非常高兴，我今天紧扣分论坛一天然气高质量发展与清洁能源新业态，我的发言题目是普光气田从安全高效开发到长周期持续稳产。
作为优质高效的清洁能源，加大天然气的利用，推动天然气的高质量发展，是推动能源革命向纵深发展，实现能源转型升级的一个现实选择。近年来我国石油天然气对外依存度不断攀升，随着中美贸易摩擦升级，贸易保护主义抬头，地缘政治更加复杂，所以说天然气的供应形势愈发严峻，制约着能源转型升级的进程，当下我们各地都在落实总书记的指示，全面加大油气勘探的力度。
中国目前发现最大的规模海相天然气藏，普光气田已经安全稳定的生产了十年，也充分证实了高酸性气田的开发技术的可靠性、先进性，它形成的这些关键的技术已经为元坝、涪陵等气田的成功开发提供了重要支撑。普光气田已经稳产了十年，以它为主供气田在媒体上播放的比较少，可能是因为比较危险，一直交流的比较少，现在可能是因为技术比较成熟了，加大天然气的开发力度，处在现在这个特定环境，所以说我想在十周年这个关口加上还稳产八年，跟大家分享一下这些年的体会。
一共分两个方面，一是开发大，二是持续稳产。为了有效利用高含硫的天然气资源，国务院将普光气田为主供气田的川气东送列为国家十一五的重大工程，这个工程分三部分，一是常规的上游气田的开发，还有因为含硫化氢比较高，要把硫化氢脱除变成宝贝，也就是硫磺。第三部分是长输管道，所以说它与西气东输不大一样，这个主体部分是气田开发，管道只是一部分加上天然气净化，这是一个庞大系统工程，规模开发是上中下游工程，建设要系统推进。国内外没有可借鉴的成熟技术，面临三大难题，工程管理、工程技术的难题特别是安全控制的难题。
面对这三大难题，我们工程建设的团队，依靠工程管理创新来提高效益，依靠工程技术的创新来攻克难关，已经实现了普光气田的安全高效开发，下面我分这三个部分一个个说。
一个是工程管理的创新，通过这张表，咱们可以看出它不是一个一般工程，是一个特大型开发型的复杂系统，它的工程管理难度是很大的，首先是项目众多构成了一个庞大的项目群，项目之间关联性很强，涉及的专业种类多、跨度大，是上中下游的产业链。并且参建队伍构成复杂，相关利益方多，社会关注度高，高峰时期，近十万人左右参与会战。
这个大工程怎么组织？我们经过思考是创新了这么一个体系，叫系统论为指导创新构建了系统控制下的项目群集成管理模式，分三个层次。首先是项目管理，是起基础性的作用；再就是项目群的管理，要沟通项目之间的各种复杂利益关系。再就是它横跨了六省二市，社会开放性的管理也是非常重要的一个方面。下面有一张模型图，我借图说一下。
按照刚才说的三个层次，横坐标是项目部，它要市场化运作，招投标，工程监理等手段，我们常说的工程的铁三角，质量、工程、造价，它追求的主要是经济效益，这也是世界通行的做法。纵坐标，它的载体就是成立了一个川气东送指挥部，它追求的是项目群的协同机制，要整体规划、技术集成，并且对安全有些方面要强势监管，协同推进，它是追求协同效应，1+1大于2。这个坐标是国家成立了工程建设领导小组和指挥部，共同来作为载体，当时规格很高，曾培炎副总理是领导小组的领导。他是统一沟通协调机制，确保生态环保公共关系协调等社会责任的全面落实，他追求的是社会效应。一个大箭头把这个立体最后达到这三个效应来系统控制，用系统论的思想来指导它，比如巨系统管理的理论，协同效应的理论等等来协同控制，最后达到政治、经济、社会责任的和谐统一，简单说就是这么一个模式。
这个管理模式，大家可以看到既保障项目管理的市场化运作基础，又充分发挥了集中力量办大事的优势，将项目管理侧重质量工期造价拓展到安全、技术、生态、公共关等更宽广的领域，可以说是石油天然气工程建设领域解决开放复杂巨系统理论的一次成功实践，2011年也获得了国家级企业创新成果一等奖，在后面几个大成果也得到了很好的推广。
下面讲工程技术的创新，普光气田有三高三深的特点。超深，平均埋藏深度5940米。高酸，硫化氢含量达到15%以上，特别是分压达到9.5，这是高压。高产480万立方米，这么大的排量，如果一旦失控瞬间硫化氢从底下一下跑到井口，所以作为一个难题摆着，国内外专家都说这是一个世界级的技术难题。我们的创新思路，就是要学习借鉴、攻关创新、集成应用这样一个创新思路，构建开放式的创新体系，创新形成了特大型超深高含硫气田。
创新路径，依托国家两项科技重大专项，一是高含硫气藏安全开发技术，大型高含硫气田开发示范工程，还有六大技术。一是高产高效开发技术创新，针对这些难题和投资大的特点，我们采取的设计路线是少井、高产，继承创新了一整套的配套技术，从而建成了我国第一个超百亿方的高含硫大气田。这里面主要的技术有超深礁滩相气藏开发技术，还有油块钻井技术等等得到实施，成功率达到百分之百，另外是这个气藏是聚后的，高含硫由长工技术的300米提高到150米。再就是高含硫要达到高产，研发多级注入，日产由30万立方米达到80万立方米。
第二大技术是腐蚀防护技术的创新，因为这个硫化氢在这里面既有强腐蚀又是巨毒，所以材料这一关是非常重要的。高含硫气田的管材腐蚀评价与优选，我们建立了专门的实验室经过一系列的研究，我们解决了选材标准，可以在安全的环境下自主选定。
再就是腐蚀剂、缓蚀剂监测、智能监测、阴级保护综合防腐工艺，解决了复杂山地“湿气输送，集中处理”的难题，国家要求是0.076每年每毫米，普光气田是每年0.057，完全在控制标准之内。
前面这两大技术，想在巨毒硫化氢下零事故，坚决不能出问题，第三大问题是复杂山地高含硫气田安全控制技术创新，心里想的是零事故，它万一出来了怎么办？必须有所准备才能万无一失。为什么要这样？我这里顺便说一下，硫化氢是巨毒大家都知道，如果PPM达到1000，你闻一口立即致人死亡，而普光气田是15万个PPM，所以它是绝对不能有所泄露的，这种高危环境，我们提出技术设计无缺失，监测控制无缺位、培训演练无缺员、应急救援无缺憾”这样的安全闭环。
高含硫天然气泄露监测技术，远程控制，一旦泄露你第一时间知道，而且很快。第二个是高含硫连锁关断技术，气田是单井单站三条输出站以及四级关断，净化厂是单装置、单系列，四级关断，任何一个系统的关断可以阻断全部的关断。这还不够，这个技术高含硫天然气泄露3D扩散模型，这是做了风洞实验，调查了若干年的气象条件，来制定搬迁范围，比如你关断了，但两个阀室之间的天然气还是要泄露的，还是会造成危害，这一类的极端天气做风洞实验之后就会在多大距离之内是半致死浓度、多少是致死浓度，这个里面是绝对不会有人的，最后整体搬迁确定距离。
光这些还不够，投资1.9亿建设了国家级的油气田救援示范基地，这个是一旦有事故的时候，一系列的手段全部都配足，并且开展了大型的联合应急演练，这些都要做到位。甚至于一旦出了事，周边哪些居民在那，有多大岁数，谁去背谁，都得提前演练好。
第四，高含硫天然气特大规模深度净化技术创新，要把富有硫化氢15%，二氧化碳8%要在这个净化厂里脱除干净，简单说要把硫化氢变成硫磺，变废为宝，这一个净化厂投资规模相当于一个千万吨级炼厂，整个复杂的我们本着上述原则建成了世界第二大高含硫天然气净化厂。这里面主要技术包括固定床、水解有机硫和两级吸收，达到一类气标准。再就是大规模的硫磺要高效回收，总回收率达到99.9%。硫磺储运，因为氧化之后的粉尘会自燃的，研发了这套自动转运与密闭定量装备技术，2010年投产当年这个产量是全国硫磺产量的40%。
再就是管道，管道也达到国家一级标准，一直到上海，七穿长江，开凿隧道72条，达到德国评价的工业实践最好水平。仅用4年时间成功开发普光气田，起到了重要的示范，对推动天然气工业发展做出了重要贡献，也是我们国家成为世界上少数几个掌握大型高含硫气田的核心技术国家，这个项目获得了2012年度国家科学技术进步特等奖，当年是绕月工程、特高压输电和普光气田这三个。
第二个我简单说一下，它已经稳产了八年，在生产过程中，我们过去是非常害怕，恐惧感，但硫化氢的对象没有变，采取了一系列的措施，就不展开说了。同时，我们在已经稳产八年的基础上，累计产气77692亿方，我们想根据目前开发认识的成果和进一步的技术研究，认为它可以再稳产八年，分了三部分。一个是老区的调整挖潜，包括控水、增压等等，提高产出率。第二部分，周边的滚动，同样的层析。另外周边的一些新区，这几年做了大量的工作，资源是落实的，我们认为资源可以落实到2025年，这是开发方案，我就不念了。
很重要的工作，再稳产八年，同样是硫化氢，我们组织了两千余人十个月全方位的调研，对前面的工作进行的总结，又提出了新的要求。在此基础上普光气田我再稳产八年这个目标，专家们最后的评估是技术是可行的，安全也可行的，中石化已将普光气田长期安全生产在动态不断推进。普光气田的安全高效开发经过近十年持续稳定的安全生产运行，充分验证了技术装备、管理运行体系的安全性、可靠性和稳定性，展望未来板伴随着它再稳产八年的实施，必将探索出一条符合我国资源禀赋，为保障能源安全做出新的贡献，谢谢。
注：本文系能源新闻网整理自中国科学院院士曹耀峰在2019年全球能源转型高层论坛的发言文字实录，未经本人审阅。
