川东北_三高_气田成功勘探开发主要安全措施与展望.docx

川东北 “三高” 气田成功勘探开发 主要安全措施与展望彭国生( 中国石油化工集团公司安全环保局，北京100728)摘 要: 从川东北 “三高” 气田特殊安全风险出发，系统分析了中国石化在勘探开发中所采取的特殊监管措施的必要性，并就当前存在的重大隐患，提出了下一步的攻关方向及基 本思路关键词: 川东北“三高”气田 勘探开发 安全管理川东北地区是目前我国最大的高含 H2 S 和CO2 的典型酸性 气 田， 是国家重点工程 “川 气东送” 的主要气源地由于气田具有高压、 高 产和高 含 H2 S 特 点， 故 有 “三 高” 气 田 之 称 正是由于 “三高” 的特点，决定了气田勘探开 发必然存在井喷失控和 H2 S 大量泄漏的极端风 险勘探开发之初，国内尚无 “三高” 气田勘 探开发先例，故无成功经验借鉴， 安 全 监 管 面 临严重挑 战 在气田勘探开发和建设过程中， 中国石化牢固树立 “以人为本” 理念， 高度重 视重大安全风险， 采取科学优先战略， 推 行 精 细监督管理，攻克了一系列重大安全技术和管 理难题，不仅全面实现了安全工程目标， 而 且 积累了安全管理经验系统总结分析这些技术 和经验，对 指 导 今 后 “三 高” 气 田 勘 探 开 发， 具有十分重要的意义。

规模开发国内前所未有，基础理论、工程技术、 配套装备、施工经验整体不成熟，存在较高的技 术风险; 五是地表环境复杂，山沟纵横，人口密 集，施工难度大，应急救援难2主要监控措施及其必要性2. 1主要技术防护措施2. 1. 1采用两道安全阀控制井喷失控井口采用双翼双阀结构高抗硫型( HH 级) 采 气树，工作压力 70 ～ 105 MPa，并安装安全阀生产套管目的层使用双防( 防 H S 和 CO ) 合金钢22 套管，非目的层使用抗硫套管; 油管采用 G3 镍基合金钢油管，并在井下 90 m 处安装安全阀; 气层以上 30 m 处安装抗 H S 和 CO2 的永久式封隔2 器来密封油套环空，油套环空加保护液，以保护上部套管和油管井下和井口安全阀两级控制系 统均与 SCADA 系统相连，从而可以有效实现远 程关井，从而避免井喷失控事故1安全重大风险简述主要存在 5 类重大风险: 一是地质构造复 杂，储层深， 压 力 高， 层 系 多 最 高 储 层 深 度达 5 600 m，储层跨度近 800 m，压力最高超过2. 1. 2采用紧急截断阀控制集输管网超标泄漏依据地区等级和安全泄放量要求，参照加拿100 MPa;二是气层组分复 杂， 普 光 气 田 烃 类、 H2 S 和 CO2 比例大约 78 ∶ 14 ∶ 8，在钻井施工、开发集输和净化处理过程中，任何一道环节发生井喷失控或腐蚀泄漏，都会带来灾难性后果; 三是 产量高，整个区块平均无阻流量达 500 万方 / 天， 最高产量井近 700 万方 / 天; 四是超深高酸性气田收稿日期: 2011 － 11 － 08。

作者简介: 彭国生，男，1984 年毕业于大庆石油学院钻井工程专业，硕士学位，现任中国石化集团公 司安全环保局副局长，负责油田企业的安全管理， 高级工程师★ 石油化工安全环保技术 ★2011 年第 27 卷第 6 期2大高含硫气田 ESD 阀室设置规范，并结合 H2 S 山区扩散规律，确定管段 H2 S 最大泄漏量应≤1 400m3 集输管网共设置截断阀室 29 座，总计 43 台紧急截断阀，以确保关断阀之间 H2 S 总量≤1 400m3 一旦发生管道泄漏，泄漏段两端截断阀可实现快速自动截断，防止 H2 S 泄漏量超过标准行科学管理和精细管理工作方法高起点、高标准地构建 HSE 管理体系，按照分级建立、整体推 进、合并运行的原则，强化落实，全面组织协调和监督管理工程建设安全工作组织境外高酸性气田考察，探索管理经验 和监管重点鉴于国内无同类气田开发经验可借鉴，为确 保高酸性气田安全勘探开发，针对普光气田勘探 开发中急需解决的安全技术与监管问题，认真汲 取借鉴外国企业技术和管理经验多次组团赴国 外 “三高” 气田学习考察，先后考察了与普光气 田相近的法国拉克气田，高含 H2 S 气田开发标准健全、经验丰富的加拿大卡罗林等气田，考察内 容覆盖勘探开发、集输净化、工艺技术、现场管 理、标准建设和应急体系各个方面。

通过对比国 外酸性气田的特点，提高了对高酸性气田开发安 全意识，并充分吸取国外先进管理经验和安全措 施，进一步优化普光气田的安全监管重点2. 2. 2采用四级紧急关断系统实现分级关断2. 1. 3集输工 程 自 动控制系统采用 SCADA 系 统，包括过程控制系统( PCS) 、安全仪表系统( SIS) 以及中心控制室中心控制室设置一套安全仪表系 统，负责全气田安全仪表系统数据采集以及控制 联锁，全气田的 ESD 逻辑共分为四级: 即 ESD-1 全气田保压关断; ESD-2 支线关断; ESD-3 站场 的泄压或保压关断; ESD-4 站场的单元关断在 紧急状况下，实现气田从井口到整个集输系统， 净化厂从单列装置到全厂四级紧急连锁关断功 能，实现了气田与净化厂之间关断系统的联动2. 1. 4采用应急广播系统实现快速应急疏散 应急广播系统主要由数字交换机、调度台、通讯基站和紧急疏散广播点组成其中，6 座通讯基站分别安装在 6 个制高点，287 个紧急疏散广播点分布在净化厂周围 2 km、集输站场周边和管道沿线 1. 5 km 应急范围内人口居住处，3 个调度台分别与基站相连，从而实现了对整个气田紧 急疏散范围的全覆盖。

一旦发生 H2 S 井喷失控或 气体泄漏，可根据相应疏散级别和范围进行广播 报警，实现分区疏散2. 2. 3严把安全评估审查关口开展多层次安全评估，从安全技术措施上降 低风险是川东北 “三高” 气田安全开发的重要环 节气田开发前期，采取多重方式严把安全评价 评估设计审查关口 一是开展国家级安全预评 价，并由国家安全生产监督管理总局组织工程安 全设施设计审查，组织专家分系统进行安全评价 审查，努力降低安全风险二是积极引进国外专 业机构进行基础设计和安全评估，先后委托加拿 大、美国、法国等专业公 司， 分别开展钻井工 程、集输工程、净化厂工程基础设计，并聘请 4家跨国专业机构对工程进行安全和技术评估，其 中加拿大 IMV 承担集输工程和净化厂技术评估， BV 承担净化厂安全环保评估，SCANDPOWER 承 担钻井 采 气 及集输工程安全可靠性分析评 估，高规格配套井控装备实现施工作业安全2. 1. 5高标准配备防硫井控装置，统一配置高抗硫( HH 级) 70 /105 MPa 井控设备，安装抗硫节流管 汇、双翼压井管汇及 4 条放喷管线，重点井配备 双节流压井管汇，同时对所有钻机安装封井器防 提断装置，从本质上强化井控安全。

Maersk 承担钻井 H S 安全防护及应急方案评估2 制订川东北安全技术标准2. 2主要安全监管措施2. 2. 4理顺监管机构，落实责任体系2. 2. 1安全技术标准是气田勘探开发的基础，是安 全生产的先决条件中国石化认真总结分析川东 北实际和特点，合理采纳国外相关高含 H2 S 气田 勘探开发标准，充分借鉴国内外高含 H2 S 气田成 功技术，先后出台 51 项川东北区域性企业安全技 术标准特别是其中的 《川东北天然气井钻井与 井下作业工程安全技术规范》 、《气体钻井安全技中国石化集团公司高度重视普光气田开发工 程，建设之初即成立了工程建设指挥部，统一指 挥管理甲乙各方安全工作，并确定了 “福址工 程”、“生态工程” 和 “安全样板工程” 等三大 安全目标，建立了集团公司总部、指挥部、参建 单位和基层队 “四级” 安全监管模式，并全面推2011 年第 27 卷第 6 期★ 彭国生 . 川东北 “三高” 气田成功勘探开发主要安全措施与展望 ★3术规范》 和 《东北应急管理规范》 等 3 项安全标准，在确保安全生产方面发挥了重大作用为了切实削减井控风险，委托专业评估公司对普光气田探井转开发的 5 口井进行安全风险评估， 提出了安全防范措施， 确保转开发工作的顺利 进行。

2. 2. 6强化油气圈闭第一口探井安全风险评价 为最大限度地削减探区各油气圈闭第一口井施工作业风险，全面推行 “一字号” 井安全现状评估工作，先后委托专业评估单位开展了金溪 1 井、马 1 井和新清溪 1 井等 12 口 “1 字号” 井安 全现状评估，并组织专家认真评审先后提出大 量安全措施，对保障 “一字号” 井安全生产发挥了重大作用开展安全技术攻关，解决重点安全难题2. 2. 5一是 “三高” 气田开发技术研究全面参与国家级科研项目研究，共计 4 个课题 16 个子项 目，其中包括 《高含硫气田安全规划方法研究》 、 《高含硫气田风险评价与井喷控制技术研究》 、 《高含硫气田勘探开发关键工艺技术指标研究》 和 《高含 H2 S / CO2 天然气勘探开发专用管材耐蚀 性能评价规范和方法研究》 ，解决了制约气田安 全开发的关键技术并自行组织开展 4 项安全科 研项目，其中包括 《高含 H2 S 天然气泄漏现场实 时视频监预测技术》 、 《高含 H2 S 天然气泄漏复杂 地形扩散模拟软件技术》 、《普光气田丛式井安全 技术论证》 、 《普光气田开发集输管道 H2 S 扩散数 据模拟》 等项目。

上述科研项目，不仅在 “三 高” 气田安全开发上发挥显著作用，同时为 《高 含 H2 S 气田集气站场安全规程》 、 《高含 H2 S 气田 集输管道安全规程》 和 《高含 H2 S 天然气净化厂 公众安全距离标准》 等行业标准的出台提供了科 学依据二是 “三高” 气田施工作业放喷点火装置开 发投入资金百万元，与科研单位和专业院校联 合研制开发了电子自动点火装置，并迅速推广普 及至 “三高” 气田所有钻井和试气现场，确保放 喷点火一次成功三是 “三高” 气田安全距离研究针对国家 和行业有关 “三高” 气田安全标准不健全的实 际，中国石化依据模拟实验结果，并参照国家安 全、职业卫生标准和石油行业相关标准，率先推 出 “138” 安全设防标准，即酸气集输管线两侧100 m，集气场站周边 300 m，净化厂周边800 m为安全设防区域设防区域内的所有民居一律拆 迁至安全区域，此举大大提高了工程安全的防控 能力四是 “三高” 气田丛式井间距研究为确保 同一平台丛式井安全施工和生产，由国家安全科 学技术研究院牵头，西南石油大学及中原油田等 单位参加，开展对普光气田及周边丛式井井间距 离的研究，确定普光主体丛式井井间距离不小于10 m，周边区域井间距定位不小于 15 m。

五是 “三高” 气田探井转开发井安全论证强化应急救援体系建设2. 2. 7根据气田建设特点和实际，始终把应急救援 作为重要保障，按照 “气防救援为主、兼顾消防 环保、依托井口灭火、就近应急救援” 的应急建 设指导思想和 “站场应急自救、分区应急救援和 区域联防处置” 的 “三级” 应急原则，打造完整 的应急救援体系 1) 编制应急预案一是指挥部编制了 1 个 总体预案和 12 个专项预案，参建单位也编制了相 应预案，并进行审查及备案二是完善地方联动 预案，分别与重庆市、达州市、南充市、广元市 和巴中市结合，编制了企地联合应急救援预案， 并建立了应急协调机制三是重视基层队的应急 预案，出台了基层队应急预案模板，所有基层队 均按照 “一井一案” 原则编制了 H2 S 泄漏、井喷失控应急预案，且所有预案均达到 “四图一卡” 标准，即有行车路线图、居民分布图、水源分布 图、抢险力量部署图和疏散逃生说明卡 2 ) 建立应急网络体系根据工程建设实 际，按照 “分散设置，。