元坝气田 :国内埋藏最深的海相大气田

更新时间:2023-08-15 17:58

元坝气田位于四川省广元、南充市巴中市境内,整个矿权面积达3200多平方千米,因为其第一口探井位于苍溪县元坝镇而得名。元坝气田是全球首个7000余米超深高含硫生物礁大气田,累产气超300亿立方米,累计减排二氧化碳当量4000万吨。作为“川气东送”管道的主供气源地之一。

2007年中石化在元坝1侧1井取得重大突破,拉开了元坝气田大规模钻探的序幕。西南石油大学局2011年8月启动元坝气田开发建设,气田建设分试采项目和滚动项目两期建设。主体工程于2013年4月全面开工,2014年底一期试采工程投产,2016年底全面投产,建成年产40亿立方米原料气、34亿立方米净化气、30万吨生产能力,被评为国家国家优质工程奖。2017年4月全面完工。

元坝气田先后获中国石化“十二五”增储上产特别贡献奖、中国石化科技进步一等奖、 中国石化管理现代化创新成果一等奖、我国“十大地质科技进展” 等40余项殊荣。截止2023年11月,元坝气田日产(企业)天然气近1200万立方米,可满足2400多万户家庭日常用气需求。已累计生产天然气超280亿立方米,为长江中下游平原6省2市70多个城市源源不断送去洁净能源。

工程建设

开发历程

由中石化勘探南方分公司(现为中石化勘探分公司)在2007年对元坝1井实施侧钻并获得工业气流,从而发现了元坝气田。元坝地区的钻探始于20世纪50年代的地面石油地质调查,2000年以前主要在浅部的侏罗系自流组获得了油气显示,2000年以后,通过对二维地震资料的处理,初步落实了元坝地区的台缘礁、滩相带的宏观展布。2003年和2006年在元坝西部部署了二维地震及一期三维地震,进一步查明了元坝地区台缘相带的展布。2007年发现元坝气田后,不断取得勘探突破并探明了元坝气田。

前期规划

按照中国石化确定的建设规划,元坝气田在“十二五”期间分两期建设,第一期将在2013年末建成年产17亿立方米净化气生产能力;第二期将在2015年末再新建17亿立方米的年产能力,两期总体建成34亿立方米的年生产能力。元坝气田第一期建设将新建集气站场11座,铺设管道130多千米,建设道路总长100千米(新建47千米,利用老路基53千米),部署开发井14口(其中新钻井9口,利用钻探井5口),平均单井的天然气日生产能力达到40万立方米左右。第一期建设还将在苍溪县建设一座元坝天然气净化厂(因元坝气田含硫、含二氧化碳),占地面积765亩,日处理能力将达到600万立方米,总硫回收率达到99.8%以上。

在安全上,元坝气田将采用自动控制与泄漏监测系统、4级紧急关断系统,配备应急救援站和应急疏散广播系统,实现气田数据采集、监视控制、安全保护和生产运行的统一管理。其中元坝天然气净化厂将采用超重力脱硫技术、新型复合溶剂等先进工艺技术,对全厂工艺生产装置和辅助生产装置进行集中控制和管理,实现安全环保生产;在环境保护上,元坝气田将建设两座污水处理站,“三废”排放达到国家和地方环保标准,综合节能达到国内一流水平。

建设历程

2012年元坝净化厂3月初已启动房屋拆迁工作,600余名居民拆迁工作正在加快推进,3月底场平施工队伍进场。同时,元坝净化厂现场办公临时工程已于2月24日开工,计划4月中旬完工,届时将靠前指挥和调度净化厂工程建设的施工,将进一步加快推进元坝气田净化厂整体工程建设。4月23日,天然气工程项目管理部在西南油气分公司元坝气田项目部主持召开元坝气田开发井施工运行计划对接会。会议通过对元坝气田产能建设运行表、各井运行计划进行对比分析后,认为目前各正钻井均已踏上网络计划的步伐。4月26日至27日,中原石油勘探局勘探设计院、普光分公司、胜利油田胜利勘察设计研究院等20余名专家、设计师走进元坝气田,参加《元坝气田地面集输工程技术规格书》审查会。

2012年7月14日,西南油气分公司元坝气田净化厂场平工作启动会在元坝气田项目部召开,标志着元坝天然气净化厂工程建设全面展开。12月25日,由中国石化西南油气田承建的世界最深海相大气田——“元坝气田”正式投产,成为“川气东送”能源战略的又一重要气源采输基地。2015年1月27日,西南油气田元坝项目部召开元坝气田试采项目集输设备整改总结会。会议通过剖析和分析试采项目集输设备在验收、“三查四定”整改、安全条件确认等阶段中,设备调试、电讯自控等方面存在的诸多问题,提出一系列整改措施。

2017年6月,启动元坝气田首次检修。7月26日,元坝净化厂第一联合装置完成检修成功开车,顺利复产并产出合格气;元坝272H集气站完成检修成功投运,场站两口气井——元坝272H井和元坝272-1H井顺利复产,日产(企业)气分别为20万立方米和50万立方米。8月18日,石油工程技术研究院自主研发的有机解堵剂,在元坝27-3H井首次应用获成功,成功解除井筒堵塞,日产气量由之前的34.7万方增加到37.8万方。

2018年,石油工程设计公司就在元坝气田设计建成了国内首座高含硫气田采出水资源化站,气田采出水的循环利用,使得元坝气田每年减少地表水取用量17万方。2019年7月中旬,元坝气田集输工程顺利完成元坝103H井至集气总站集输管道的智能检测工作,拉开了2019年元坝集输工程集输管道“大体检”的序幕。今年智能检测涉及13条集输管道,累计长度达68.87公里。首次使用国产智能检测工具并成功实施,打破元坝气田地面集输管道智能检测业务被国外公司垄断的局面。

2020年3月16日,西南油气分公司元坝气田净化公司第四联合装置引入原料气,实现今年装置停工消缺后首次复产一次成功,此次检修历时21天,涉及三台工业炉内部衬里修复、一台燃烧器更换以及开工循环线隐患整改等,检修期间,公司合理调整人员配置,成立生产运行组、风险管控组、现场督导组,确保各项安全、防疫管理措施抓实落地,为保证湖北等长江中下游平原疫区天然气平稳供应。10月26日,西南石油大学局元坝272-2井钻至7428米顺利完钻,储层钻遇情况良好,将一步支撑元坝气田稳产高产。元坝272-2井是元坝气田实施的第3口开发调整井,于2020年1月1日开钻。该井为大斜度井,纵向穿2个礁体储层,设计2个靶点,面临目的层高温、地压系数不明确、储层易漏、地层倾斜、入靶垂深预测难度大的困难。

2021年5月1日,元坝气田重点调整井元坝2-1H井已稳定生产,生产天然气气291万立方米,日配产天然气30万立方米。该井的成功投产提高了元坝长兴组气藏剩余储量动用率,为元坝气田年产能稳定保持在34亿立方米奠定了基础,助力川气东送沿线6省2市70多个城市清洁能源的长期稳定供应。2022年9月9日,元坝气田提前5天完成8年来首次全面停产检修技改工程,3套净化装置平稳复产,气田产能恢复至900万立方米/天。

2023年5月5日,国家石油天然气管网集团陵江清管站进站阀门的开启,来自川东北元坝气田的天然气汇入中贵线,标志着“中贵线”(中卫市贵州贵阳)与“元坝—普光镇”(苍溪元坝—达州普光)天然气管道联通工程项目正式投产试运行。这是中贵线四川省境内唯一天然气上载点。7月,资源化水处理系统扩容工程正式开工。该工程项目投资1.0357亿元,占地25.08亩,预计2023年12月底完成项目主体工程建设,2024年3月完成调试正式投产运行。可在此基础上进一步减少地表水年取用量8万方,并将在气田水氨氮和COD(化学需氧量)高效去除等方面进行优化改进,进一步实现采出水高效率、低成本的资源化处理,切实降低气田生产水耗。

2023年11月9日中国石化“深地工程·川渝天然气基地”再获突破,部署在元坝气田的深层致密砂岩重点预探井——元陆2HF井试获高产工业气流日产(企业)气22.06万立方米、无阻流量50.39万立方米/天。该口井埋深近4500米,它的突破进一步揭示了川北地区深层致密砂岩良好的钻探潜力,意味着千亿立方米级的气藏有望被成功开采,保障中国能源安全。

地质特征

储集层主要是二叠系长兴组(图2),主要岩性为礁、滩相的白云岩以及颗粒灰岩为主,台缘生物礁相储层以溶孔中-粉晶白云岩为主,礁后滩相以粉晶生屑云质灰岩、高晶生眉灰岩为主。储层举型以孔除型为主,次为裂缝-孔,除型,孔除度最大信24.65%,最小值0.59%,平均值4.71%。盖层为三叠系飞仙关组的致密灰岩。气藏项部埋深在6500米左右,是中国发现的埋深最大的海相气田。含气面积在286平方千米,圈闭高度在380米左右,地层压力系数1.01~1.12,天然高合硫化氢,其硫化氢浓度在4.36%~7.18%。

建设技术

元坝气田平均埋深超7000米,在开发建设中,西南石油大学局克服了气藏超深、高温、高压、高含硫、储层复杂等诸多世界级难题,创新形成超深层复杂生物礁群精细刻画、储层预测、优快钻井、深度改造等技术,大幅提高了单井产能,实现了少井高产。在生产运营中,元坝气田深化精细化管理,创新形成超深层复杂生物礁群底水气藏高产稳产技术,有效释放气井产能,大幅延长了气井生命周期。

元坝特点

元坝气田位于四川省广元、南充市巴中市三市境内,三级地质储量超1.1万亿立方米,具备年产40亿立方米天然气、30万吨生产能力。气田最深井8100米,平均井深7368米,地下最高温度达160摄氏度地层压力高,礁体小且分散,开发难度大。依托2项国家科技重大专项和10余项中国石化课题开展联合攻关,元坝气田创新形成的高效绿色开发技术整体达到国际先进、部分达到国际领先水平,首次实现7000米深、最小0.12平方米小礁体的精确识别与精细刻画,实施超深水平井“蛇形”变轨钻进,钻井技术实现斜井穿多层、水平井穿多礁,显著提高了单井产气量。

元坝气田配套建成我国首座具有自主知识产权的大型天然气净化厂——元坝气田净化厂,天然气总硫回收率超99.8%;建成我国首座高含硫气田水处理循环利用站——元坝气田采出水低温蒸馏站,气田实现“零排放”;建成覆盖2.6万户居民的我国油气行业最大应急疏散广播系统,有力保障安全开发。

整个元坝气田所使用的关键技术和设备均实现了国产化,并创造了3项世界纪录和30余项我国石油工程纪录,巩固了我国在超深、高含硫气田开发建设上的领先地位。“元坝101-1H井,创超深水平井井深7971米最深世界纪录,元坝121H井,创超深水平井垂深6991米最深世界纪录。

其他建设

元坝增压站

2014年11月20日,元坝气田天然气增压输送工程开工。2015年3月30日,元坝增压站成功投运。元坝增压站输送设计规模为33.7亿立方米/年、设计压力10兆帕,设置电驱为2500千瓦“3用1备”,共4套往复式天然气压缩机。元坝增压站投运后,元坝气田前期试采项目天然气产能大幅增加,11口井全部开井,能够达到酸气495万方/天供应量,净化气也将达到430万方/天的能力。元坝增压站成功投运当天,酸气日产量提产至300万立方米。升压后,按照净化能力和用户最大需求,日产量水平可达到680万立方米。

元坝天然气净化厂

位于苍溪县元坝镇大坪村的中石化西南油气分公司元坝天然气净化厂,净化厂工程建设工期18个月,于2014年12月10日首套净化装置一次投料试车成功,2015年5月30日四套净化装置全部投运。自2014年12月投产以来,年处理高含硫天然气能力40亿立方米,年产净化气能力34亿立方米。截止2023年11月已累产天然气超300亿立方米,实现安全平稳运行超8年。2022年6月,首座具有自主知识产权的大型天然气净化厂——元坝气田净化厂累计生产突破200万吨,标志元坝气田已成为我国工业硫黄的重要产地之一。

建设意义

安全环保

在安全环保方面,西南石油大学局建成我国首座具有自主知识产权的大型天然气净化厂——元坝气田净化厂,天然气总硫回收率超99.8%,建成我国首座气田水处理循环利用站——元坝气田采出水低温蒸馏站,气田水资源化循环利用零排放,实现绿色低碳开发。

川气东送

元坝气田的建成对保障“川气东送”沿线六省两市70多个城市清洁能源的长期稳定供应,促进产业结构调整和区域经济发展,提高国内天然气供应能力,缓解国内天然气供需矛盾发挥着重要作用。同时也巩固了中国石化在特大型超深高含硫气田开发建设上的领先地位。

相关人物

身为中国工程院院士马永生是一位学者型高管,早年从事油气钻探开发,是海相碳酸盐岩油气勘探理论研究的开拓者,也是中国普光气田、元坝气田发现的主要贡献者,2017年1月成为中石化集团党组成员。2018年7月54岁的中石化集团原总经理戴厚良被任命为该集团董事长、党组书记之后,总经理一职已空悬9个月。

荣誉奖项

以上参考:

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