?????? 塔里木盆地具有豐富的天然氣資源，截至 2011年底，塔里木油田先后建成投產(chǎn)了克拉 2、迪那 2、英買 7、羊塔克、玉東 2、牙哈、桑南東、吉拉克、塔中 6、柯克亞等 10 個(gè)氣田，已建成集氣站 21 座，氣田集輸能力達(dá)到 277×108m3/a；天然氣處理廠 12座，處理能力達(dá)到 297×108m3/a，基本形成了以輪南集氣總站為天然氣總外輸口的總體流向。多年來塔里木油田堅(jiān)持應(yīng)用和集成新工藝、新技術(shù)，相繼建成了牙哈、克拉 2、英買力、迪那等大型高壓氣田，攻克了一系列難題，形成了塔里木盆地大型復(fù)雜高壓氣田地面工程技術(shù)，為西部能源基地的建設(shè)提供了強(qiáng)有力的支撐。
1、地面工程特點(diǎn)
?????? 1.1?? 天然氣快速上產(chǎn)，地面建設(shè)節(jié)奏加快
?????? 塔里木油田自 2000 年以來，實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，天然氣產(chǎn)量從 7.5×108m3/a，增長到 2011 年170.5×108m3/a。伴隨天然氣產(chǎn)量的快速發(fā)展，地面建設(shè)任務(wù)重、節(jié)奏快。大型高壓氣田建設(shè)時(shí)間平均需要約 14 個(gè)月，而國外類似氣田的建設(shè)周期普遍超過 2 年，加上前期論證時(shí)間，一般要超過 3 年。
?????? 1.2?? 高壓高產(chǎn)氣田比重大，地面工藝技術(shù)復(fù)雜
在塔里木油田已開發(fā)的氣田中，高壓氣田的比例越來越多，高壓氣田的地質(zhì)儲(chǔ)量占?xì)馓锟們?chǔ)量的97.3%。氣田的類型復(fù)雜，有蠟含量高、凝固點(diǎn)高的凝析氣田、特高凝析油含量凝析氣田、異常高壓氣田、異常高溫氣田等。
???? 克拉 2 氣田單井產(chǎn)量 300×104～400×104m3/d，井口壓力 54～58MPa；迪那 2 氣田屬于高壓高溫凝析氣田，井口壓力達(dá)到 65～82MPa、井口溫度達(dá)到62～110℃。這些氣田不僅壓力高、溫度高，同時(shí)原料氣中含有 CO2、Cl-，使得地面工藝技術(shù)復(fù)雜，集輸、處理工藝、設(shè)備材料選擇差異大。
1.3?? 安全環(huán)保責(zé)任大，安全設(shè)施要求更高
在高壓高產(chǎn)氣田中，由于在集輸和處理過程中天然氣壓力高、氣流量大，一旦設(shè)備和管線發(fā)生爆破，瞬間釋放出來的破壞能量極大，將會(huì)對周圍環(huán)境形成很強(qiáng)的沖擊破壞作用，其影響范圍廣。基于高壓高產(chǎn)氣田同時(shí)含有的 CO2、Cl-的特性，在管材和設(shè)備選型、防腐蝕泄漏、凈化工藝的選擇、安全防護(hù)等方面的投資要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)氣田。
1.4?? 氣候惡劣，環(huán)境復(fù)雜，地面建設(shè)難度增大
塔里木油田高壓氣田均處于沙漠戈壁和山區(qū)，地形起伏大，管道線路經(jīng)過地區(qū)的不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有崩塌、滑坡、高地下水位和軟弱地基等。惡劣的氣候和復(fù)雜的地理環(huán)境，使地面工程的建設(shè)難度增大。
2、取得的技術(shù)成果
????? 2.1?? 形成滿足不同類型高壓氣田開發(fā)的工藝
????? 塔里木油田已投產(chǎn)的高壓氣田具有高溫、高壓、高產(chǎn)、高腐蝕性等特點(diǎn)，經(jīng)過十幾年的跨越式發(fā)展，塔里木油田攻克了一系列技術(shù)難題，逐漸摸索出適應(yīng)高壓氣田、凝析氣田特點(diǎn)的地面集輸及處理工藝技術(shù)，形成了 3 種主體工藝模式：
一是，超高壓特高產(chǎn)氣田工藝模式——高壓常溫集氣、單井計(jì)量、簡化井口、濕氣輸送、集中處理、J-T 節(jié)流制冷。
二是，超高壓凝析氣田工藝模式——高壓集氣、氣液混輸、集中處理、J-T 節(jié)流制冷。
三是，高壓循環(huán)注氣工藝模式——高壓常溫集氣、高壓注醇、密相輸送、集中處理、高壓循環(huán)注氣。
??????? 2.2?? 形成地面工程主體技術(shù)
??????? 2.2.1? 應(yīng)用優(yōu)化的高壓集氣處理工藝
?????? 塔里木油田的高壓氣田為充分利用氣藏壓力能，簡化后續(xù)工藝，克拉 2 氣田、英買力氣田、牙哈氣田、迪那 2 氣田全部應(yīng)用了高壓集氣技術(shù)，集氣壓力超過了 10MPa，優(yōu)化了集輸處理工藝，節(jié)省了工程建設(shè)投資，降低了能耗。
?????? 2.2.2? 應(yīng)用了長距離氣液混輸技術(shù)
克拉 2、英買力、牙哈、迪那 2 等高壓氣田均采用氣液混輸?shù)妮斔凸に嚕喕说孛婀に嚵鞒?、減少了管線投資，降低了運(yùn)行管理費(fèi)用。英買力氣田西、東集氣干線管道公稱直徑為 350mm，長度分別為 75km 和 65km，是目前我國最長的氣液混輸管道，與氣液分輸方案相比可節(jié)約投資約 9 500 萬元。
2.2.3? 應(yīng)用高壓注氣循環(huán)技術(shù)
為提高凝析油收率，增加穩(wěn)產(chǎn)年限，牙哈凝析氣田采用循環(huán)注氣部分保壓采氣工藝，注氣能力300×104m3/d，注氣壓力高達(dá) 52MPa。牙哈氣田已實(shí)現(xiàn)凝析油穩(wěn)產(chǎn) 50×104t/a 約 12 年，地層壓力保持在原始?jí)毫Φ?80%以上。
?????? 2.2.4? 采用多種高壓天然氣處理技術(shù)
????? 塔里木油田的高壓氣田氣質(zhì)組分差別較大，為滿足產(chǎn)品外輸要求和經(jīng)濟(jì)效益最大化，針對不同氣田的氣質(zhì)特點(diǎn)和產(chǎn)品需求，采用多種天然氣處理技術(shù)，以滿足產(chǎn)品要求。克拉 2 氣田屬純天然氣氣藏，C3+以上重?zé)N含量少（但含微量 C3+～C14+重?zé)N），液化氣和輕烴回收價(jià)值小，主要采用 J-T 閥節(jié)流制冷工藝進(jìn)行處理，以控制外輸天然氣的烴、水露點(diǎn)為主。牙哈、英買力、迪那 2 凝析氣田，C3+以上重?zé)N含量高，具有回收液化氣和輕烴的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
為了更好地回收液化氣和輕烴等產(chǎn)品，牙哈、英買力、迪那2 凝析氣田開發(fā)先后采用了 J-T 閥+溴化鋰制冷、3S工藝、J-T 閥+丙烷制冷、多級(jí)閃蒸+提餾凝析油穩(wěn)定工藝等技術(shù)手段，一方面控制烴、水露點(diǎn)；另一方面對凝析油進(jìn)行穩(wěn)定，同時(shí)，盡可能多的回收液化氣和輕烴，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。
?????? 2.2.5? 采用先進(jìn)的自控技術(shù)
????? 塔里木油田高壓氣田形成了集輸系統(tǒng)和處理廠相對獨(dú)立，自成一體的氣田建設(shè)、管理模式，各氣田的調(diào)控中心均設(shè)置在處理廠中央控制室。利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和信息管理軟件，采用 SCADA 系統(tǒng)操作方式實(shí)現(xiàn)氣田井場、站、廠、線生產(chǎn)控制、管理的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化，以及科學(xué)調(diào)度管理和優(yōu)化運(yùn)行。
??????? 2.3?? 推廣應(yīng)用了多項(xiàng)實(shí)用技術(shù)
??????? 2.3.1? 應(yīng)用安全評(píng)價(jià)分析技術(shù)
?????? 在塔里木油田高壓氣田的建設(shè)中，安全評(píng)價(jià)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，特別是危險(xiǎn)與可操作性分析技術(shù)（HAZOP）在工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮了越來越重要作用。 例如：迪那 2 處理廠，通過 15 天的 HAZOP 分析，從整體布局、增設(shè)管線腐蝕監(jiān)測、增設(shè)工藝處理流程的壓力和溫度監(jiān)測、在各排污閥門增設(shè)雙閥等方面，提出了 195 項(xiàng)建議。從本質(zhì)上避免各類事故發(fā)生的可能性，提高了迪那 2 凝析氣田運(yùn)行操作安全的可靠性。
?????? 2.3.2? 推廣防腐與腐蝕監(jiān)測技術(shù)
????? 塔里木油田高壓氣田針對氣田介質(zhì)的不同特點(diǎn)，采用多種防腐措施控制管線和設(shè)備的腐蝕。目前，塔里木油田非酸性高壓氣田的內(nèi)防腐措施：一是，22Cr 雙相不銹鋼管；二是，復(fù)合鋼管；三是，鋼+緩蝕劑方案。 為掌握和監(jiān)控防腐技術(shù)的使用效果，對管道和設(shè)備實(shí)行在線腐蝕監(jiān)測，以確保腐蝕得到較好的控制。常用的腐蝕監(jiān)測方法有：管道腐蝕監(jiān)測、腐蝕探針、超聲波定點(diǎn)檢查管道/設(shè)備壁厚。
?????? 2.3.3? 應(yīng)用新設(shè)備新材料
????? 在塔里木油田高壓氣田的建設(shè)中，采用大量的新設(shè)備、新材料，保證了氣田的安全、高效開發(fā)。22Cr 雙向不銹鋼、復(fù)合鋼管的應(yīng)用有效控制了管道和設(shè)備的腐蝕；采用音速火炬，降低了火炬高度，縮小火炬筒直徑；采用高效分離設(shè)備提高了分離效率；采用段塞流捕集器有效防止了清管產(chǎn)生的段塞流對下游設(shè)備的影響。
?????? 2.3.4? 采用了信息化管理技術(shù)
?????? 信息化管理技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了從井口到處理廠的全過程自動(dòng)監(jiān)控，避免了人為因素造成的誤操作，改變了氣田地面工程建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行管理的工作方式，提高了生產(chǎn)管理水平，降低了操作成本、精簡了組織機(jī)構(gòu)，促進(jìn)了減員增效。各氣田的調(diào)控中心設(shè)置在處理廠中央控制室，實(shí)現(xiàn)了井口、集氣站的無人值守。
?????? 2.3.5? 采用系統(tǒng)優(yōu)化及仿真技術(shù)
?????? 在氣田集輸系統(tǒng)優(yōu)化過程中，設(shè)計(jì)人員通過對仿真模擬軟件，如，TGNET、TLNET、HYSYS、ProFES-Transient、PIPEPHASE、OLGA 等的應(yīng)用，有針對性地對大型管網(wǎng)在各種可行的方案下進(jìn)行快速靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真計(jì)算分析，全面優(yōu)化氣田地面工藝。借助這一現(xiàn)代化手段，為快速找到最優(yōu)方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化工藝過程提供了便利。
?????? 2.4?? 取得了多項(xiàng)核心科研成果
?????? 塔里木油田針對氣田快速發(fā)展的業(yè)務(wù)需求，開展了一大批科研項(xiàng)目的研究，科技創(chuàng)新支撐了天然氣地面核心技術(shù)快速發(fā)展?？蒲谐晒蔑@了主營業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)、目標(biāo)導(dǎo)向的科技項(xiàng)目研發(fā)理念，有力地支撐了天然氣業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。
例如，國家科技攻關(guān)項(xiàng)目“塔里木盆地高壓凝析氣田開發(fā)技術(shù)研究及應(yīng)用”，采用“先期采油、氣液同采、后期蒸油”的開發(fā)模式，先后指導(dǎo)了柯克亞、牙哈和吉拉克-桑南 3 等類似油氣藏的高效開發(fā)。通過循環(huán)注氣的開采技術(shù)，在保持地層壓力的條件下，使牙哈氣田凝析油采收率達(dá)到 54.7%，連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)約 13 年，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)高效的氣田開發(fā)。
??????? 2.5?? 強(qiáng)化地上地下整體優(yōu)化
??????? 氣田的開發(fā)注重多專業(yè)一體化優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)氣田的高效開發(fā)。牙哈凝析氣田的開發(fā)實(shí)現(xiàn)了凝析氣藏、注氣、采油、地面工程等多專業(yè)融合，真正做到了地上地下整體優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了氣田的效益最大化。英買力氣田群、迪那 2 氣田采用衰竭開發(fā)方式，開發(fā)方案中充分體現(xiàn)了利用地層能量、節(jié)約能源的原則，充分利用了氣藏壓力能，減少了工程投入。
?????? 2.6?? 注重前期工作和總體規(guī)劃
?????? 塔里木油田十分重視氣田開發(fā)的前期工作和總體規(guī)劃，通過對氣田總體布局、工藝流程、設(shè)備選擇統(tǒng)籌優(yōu)化，節(jié)省了大量的投資。? 克拉 2 氣田在項(xiàng)目前期進(jìn)行了充分的論證工作，使氣田總體布局、工藝流程、線路走向、設(shè)備選擇得到統(tǒng)一優(yōu)化，節(jié)省投資近 5 億元。
?????? 2.7?? 先試采后建產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)氣田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)
?????? 試采是開發(fā)前期評(píng)價(jià)階段獲取氣藏動(dòng)態(tài)資料，盡早認(rèn)識(shí)氣藏開發(fā)特征，確定開發(fā)規(guī)模的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大北、克深氣田是十二五期間塔里木油田重點(diǎn)開發(fā)的氣田，為保證氣田長期的開發(fā)效益，準(zhǔn)確掌握氣藏資料，先期進(jìn)行試采，獲取準(zhǔn)確的流體組分、相態(tài)特征和氣藏動(dòng)態(tài)資料后再進(jìn)行規(guī)模化開發(fā)。
??????? 2.8?? 推廣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，集成先進(jìn)技術(shù)
?????? 自 2008 年以來，塔里木油田有效地開展了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)工作，分析氣藏特性，在特性中找共性，選成熟可靠的技術(shù)進(jìn)行集成。在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)過程中，采用動(dòng)態(tài)管理模式，不斷對標(biāo)準(zhǔn)化成果進(jìn)行修訂和完善。采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)工期同比縮短 40%，建設(shè)工期同比縮短 20%。
3、對今后高壓氣田建設(shè)的幾點(diǎn)建議
?????? 3.1?? 進(jìn)一步重視開發(fā)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錄取
?????? 地質(zhì)勘探、采油采氣等地下生產(chǎn)數(shù)據(jù)是開展地面工程設(shè)計(jì)、建設(shè)的基礎(chǔ)和依據(jù)。地質(zhì)數(shù)據(jù)、采油采氣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和正確性是確定地面工程建設(shè)規(guī)模、采用何種處理工藝技術(shù)的根本，具有重要的生產(chǎn)實(shí)際意義。因此，要重視并取全取準(zhǔn)地下基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，保證足夠的試采時(shí)間，給予充足的資金支持和保障。通過試采提供的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)氣藏性質(zhì)、采氣工藝、材料的適用性，找出存在的問題，為后續(xù)油氣田的正式開發(fā)和地面工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供全面準(zhǔn)確的技術(shù)資料。
?????? 3.2?? 盡快開展針對氣田氣質(zhì)條件的專用緩蝕劑研制
?????? 對于含 H2S、CO2、Cl-天然氣采用碳鋼+緩蝕劑方案，緩蝕劑決定了防腐效果。緩蝕劑對應(yīng)用環(huán)境的要求很高，針對性很強(qiáng)。不同介質(zhì)或材料要求使用不同的緩蝕劑，甚至同一種情況下，當(dāng)操作條件改變時(shí)，所采用的緩蝕劑也要改變。由于不同氣田開發(fā)所面臨的腐蝕環(huán)境的差異，因此，專用緩蝕劑研制必須提前進(jìn)行。
?????? 3.3?? 加強(qiáng)管網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)力分析，確保系統(tǒng)安全
?????? 應(yīng)對高壓管道、高溫管道、大口徑管道、壓縮機(jī)出口管道、放空管道等管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)力分析，采取相應(yīng)的控制措施消除和減小沖擊、位移、氣流脈動(dòng)以及共振影響，保證高壓氣田的運(yùn)行安全。
?????? 3.4?? 加強(qiáng)安全評(píng)估，合理確定安全距離
?????? 高壓高產(chǎn)氣田的生產(chǎn)建設(shè)要堅(jiān)持本質(zhì)安全的理念和節(jié)約土地的原則，安全距離只是保證安全的輔助措施。從保證生產(chǎn)人員、生產(chǎn)設(shè)施、周邊居民和重要設(shè)施的安全角度，安全距離主要考慮防火距離。安全距離的確定，應(yīng)采用“基于風(fēng)險(xiǎn)”的方法，即，通過評(píng)估可能發(fā)生的事故后果和事故發(fā)生的概率，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，針對不同的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理。
4、結(jié)語
?????? 塔里木油田地面工程經(jīng)過約 20 年的建設(shè)，從無 到有，從簡單到復(fù)雜。特別是近 10 年天然氣跨越式大發(fā)展，高壓氣田在塔里木油田得到了科學(xué)、高效的開發(fā)，新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，使得塔里木油田高壓天然氣田地面工程技術(shù)水平不斷提升，通過實(shí)踐和創(chuàng)新，開創(chuàng)了一套適合塔里木油田特點(diǎn)的地面工程建設(shè)、生產(chǎn)、管理體系。同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)工作，推廣成熟可靠的工藝技術(shù)，走可持續(xù)發(fā)展的綠色之路。(其他作者為：孫鐵民?? 楊莉娜?? 白曉東?? 趙鈺)
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