破解“世界难题” ——普光气田全面技术创新纪实

□ 袁 渊

科研技术创新，让设计人找到了破解世界级难题的“金钥匙”；设计技术创新，则为工程项目注入了不竭动力之源。

四川省大巴山南麓，山清水秀环绕之中，坐落着美丽的普光小镇。

这里，一个年产能超百亿立方米的海相整装大气田于10年前横空出世。

这里，一座处理能力居亚洲第一、世界第二的酸性天然气净化厂在一个春天拔地而起。

这里，一条横跨中国半个版图的绿色能源大通道，从“天府之国”一路蜿蜒东去，穿越千山万水，像一条巨龙奔向黄浦江边。

让我们走进巴山蜀水，感受普光气田带来的成果。

科研技术创新：破解世界级难题

作为川气东送工程气源的普光气田，平均井深近6000米，地下压力在55兆帕以上，气藏中硫化氢含量高达15%，二氧化碳含量高达8%。具有超深、高含硫、高二氧化碳、高压等特点，这在世界范围也是少有的，其勘探开发被称为世界级难题。

在标准规范、技术和经验严重匮乏的情况下，如何保证环境安全，如何保证集输系统正常运行，如何保证高含硫天然气深度净化以及硫黄安全储运，是摆在设计者面前的难题。

工程设计是整个工程建设的先行和关键，在工程建设中处于主导地位。在普光气田项目中，设计人员精心设计，合理布局，坚持以最小的投入，实现最大规模的集气，最大流量的送气，最方便的客户服务。

时任普光气田项目经理、现胜利设计院副总经理孙晓春说：“项目之初我们真难呀，但是我们迎难而上，按照质量、进度、投资、HSE和合同五大控制进行工作，高起点、高标准进行设计，充分发挥中国石化胜利设计院的技术优势。”

为保证安全生产和地层压能的充分利用，确定合理的压力工作级制，配备安全泄放系统。在管道材料的选择上，采取以抗硫碳钢＋缓蚀剂为主，镍基合金材料为辅，即井口至加热炉进口之间采用纯镍基合金管材，其他涉酸中的高、中压管道则采用抗硫低碳钢＋缓蚀剂选材的方案，涉酸中低压管道采用“抗硫A333低温钢”选材方案。这样的选材方案比全部采用镍基复合管材节省75%投资。同时参与抗硫材料的国产化研发，并成功应用于普光气田建设中，摆脱了抗硫材料依赖进口的局面，填补了国内空白。“普光高酸气田集输工程关键技术研究”获得川气东送指挥部颁发的科技进步一等奖。

他们还提出了相应抗硫材料的焊接技术要求，参与完成了抗硫材料焊接工艺瓶颈的开发，并成功应用于普光气田工程中，经受住了 高含硫腐蚀环境对材料和设备的考验。该项技术作为国内首个成功应用的高含硫化氢气田抗硫材料的焊接工艺规程，被评为中石化科技进步二等奖。

一个现代化大气田的建成，不仅需要设计者开阔思路、敢于求新，而且要有撒手锏。回首普光气田的设计过程，坚持技术创新成为破解世界级难题的利剑，在一次次磨砺中愈发锋利。设计者深知，想从根本上解决难题，必须在技术上寻求突破。他们建立了集输系统工程的三维数字化模型，把集输管道和集气站场与数字化地理信息系统相结合，坚持走标准化、数字化设计之路，逐步形成具有普光气田特点的设计模式。

在普光，胜利设计人曾遭遇“5·12”汶川大地震、百年一遇的雨雪冰冻和大雨引发的山洪。面对自然灾害，他们临危不惧，攻坚克难，创造出国内一个又一个的第一。

设计技术创新：6项关键技术得到应用

科研技术创新让胜利设计人找到了破解世界级难题的“金钥匙”，设计技术创新则为工程项目注入了不竭动力之源。

孙晓春说：“普光气田的这些特性，增加了集输工程建设风险。剧毒硫化氢给施工人员和周边居民带来安全隐患，工程设计中稍有不慎，就有可能造成安全事故。”

设计师根据对国外高酸性气田开发情况的调研结果，确定集输工艺不采用当时罗家寨气田选取的干气输送工艺，而是采用加拿大成熟的湿气混输工艺。另外，普光气田设计中采用常规集输工艺有加热、节流、分离及常规清管工艺，还配套采用非常规的智能清管检测工艺。

普光气田项目设计中，有6项关键技术在普光气田主体和大湾区块中得到有效实施。一是选择国际上先进可靠的集输工艺，提高系统的可操作性；二是选择合理的材料和设备，提升工程的安全性和经济性；三是选择成熟可靠的数据采集与安全监控系统，保障系统操作便捷和事故状态下的应急安全；四是采用应急反应预案与紧急疏散广播，快速实现泄漏影响范围内的报警疏散；五是采用气田含硫污水处理与回注技术，彻底解决污水出路和环保问题；六是采用腐蚀控制与监测技术，有效防控事故的突然发生，实现先知先觉。《普光气田地面集输工程设计》也因此荣获2010年度中国石化川气东送建设工程“普光高酸气田地面集输工程新技术推广” 一等奖。

环保技术创新：绿水青山风采依然

集输系统作为输送高含硫天然气的通道，是气田安全平稳生产的“动脉血管”。

在集输工程建设之初，普光气田就强调先进技术引进吸收与集成创新配套结合，设计者根据工程设计、现场施工、生产运行等情况，依托国家科技重大专项和集团公司“十条龙”攻关平台，开展高含硫气田地面集输技术攻关，用“高科技”破解“高难题”。

设计者针对高酸气田大规模开发投产，制定了氮气、净化气、酸气三个层次的调试方案，采取了氮气置换空气、净化气置换氮气、酸气置换净化气的系列保障措施。制定科学、完善的单机和联动调试方案，确保调试质量和安全，实现投产一次成功。

“既要开发建设，为社会提供清洁能源，又要保护环境造福一方，这给设计增加了一定的压力和难度。普光气田所处川东北地区山清水秀，风景宜人，对环境保护要求极高。”孙晓春说。

在尾气的处理上，污水汽提出的少量高浓度、低压酸气（尾气）送至净化厂尾气回收工段进行净化，提高了净化厂设备利用率，节省大量投资，充分体现上下游结合、一体化运作的合作理念。

运用科学、合理的水土保护技术，也使工程经受住了百年一遇的洪水和多次暴雨的考验。2010年投产以来，未发生地质灾害引起的质量和安全事故，集输系统安全、环保、平稳运行至今。

目前，普光气田集输系统每年为净化厂提供原料气100亿立方米，净化厂为川气东送管道提供清洁天然气约70多亿立方米，并源源不断地送往中东部地区，为这些地区的经济发展、民生改善起到重要作用。

普光气田在资源与市场之间架起“惠民之桥”。如今，生活在普光气田附近的居民说：“家乡的山还是那样绿，水还是那样清，生活还是那样宁静祥和。”

安全技术创新：应急系统保障6万人安全

胜利设计院自控通信所主任设计师刘俊岭说：“天然气中含有的硫化氢不仅对人身体造成伤害，还会对输送气体的设备、管道产生破坏性影响，增大泄漏的风险。而普光气田地处山区，地形复杂，空气流动性不好且人员密集，一旦泄漏，后果不堪设想。”

设计人员针对这些情况制定出了三个预防和解决措施。一是采取确定最优的工艺流程，选择合适的材料，加注缓蚀剂，实施缓蚀剂预膜等措施，降低泄漏发生的概率。二是在国内首次实践紧急反应预案（ERP）和紧急反应区域（EPZ）的设计。采取“截断阀室＋ERP＋EPZ＋应急火炬系统”，提高了及时救援的速度，保证紧急状态下环境安全。三是在集输管线两边各100米、集气站场周围300米、集气末站周围800米的范围内，居民全部搬迁。在集气站场和管线周围1500米范围内设置紧急广播系统，保证事故发生时周边居民能够尽快疏散。

通信专业设计师根据工程的总体要求，对各个设计环节追本溯源，提出解决措施，环环相扣再汇聚系统，搭建成一个覆盖全气田、高可靠性的冗余自控通信网络，实现了就地远程控制故障时切换，线路站场安全防护，EPZ分区报警的各项控制和安全功能。

紧急疏散广播系统利用5.8G和调频广播两种无线传输手段对危险扩散范围内的所有居民进行全覆盖广播，紧急疏散广播系统在普光气田项目中安装点287个，分布于站场、输气管道沿线危险范围内的乡镇和村庄，并按照紧急预案的规定进行分区域广播报警。当气体泄漏报警信号输入时，控制中心根据紧急疏散安全级别和泄漏范围决定呼出区域进行广播报警。普光气田主体开发地面集输工程紧急疏散广播系统已安全运行至今，各项指标均达到设计要求。已覆盖普光气田周边8个乡镇，保障方圆220平方公里范围内6万多人的生命安全。

紧急疏散广播系统工程在国内外同行业中首次将紧急疏散广播系统应用于高含硫复杂山区气田中，为国内同类工程建设提供了有价值的参考。该系统荣获普光高酸气田集输工程关键技术研究一等奖。

目前，普光气田工程正常运行，天然气净化厂生产安全平稳。从普光到上海，一条绿色能源大动脉源源不断地把天然气输往沿线各地，让每个冬日不再寒冷，像一缕暖阳照到千家万户。