高含硫气田集输SCADA安全评估方法

油气能源基础设施安全越来越受到组织化攻击威胁,因此,对能源基础设施尤其是对高含硫气田集输SCADA系统安全状态识别就显得尤为必要。为了揭示高含硫气田集输SCADA系统安全评估中随机性和不完全性对安全状态评估结果的影响,提出了基于云模型改进白化权函数的灰云安全评估方法。首先,对评估结果进行等级划分,设计了组合权重优化模型;然后,按照专家评分细则确定出样本矩阵,利用云模型改进白化权函数,形成灰色评估权矩阵;最后,结合优化后的权重通过逐级评估得到系统最终的风险值并确定系统风险评估状态。以3个实际应用场景为例,验证了方法的有效性。研究结果表明,与层次分析法、变异系数法、线性加权和乘法加权法比较,组合优化赋权方法的离散度为0.456,线性加权和乘法加权的离散度为0.514和0.860,层次分析法和变异系数法的离散度为1.294和1.225,提出的组合优化赋权模型的离散度最小,表明此方法比其他方法更有效;将SCADA安全评估中风险指标信息不完全性与专家知识的不完全性和随机性结合起来,不仅能定性评估和预测整体SCADA系统的安全状态,而且实现二级指标风险量化;该模型能揭示各风险指标的脆弱程度,为下一步安全加固提供方向。本研究不仅有利于识别高含硫气田SCADA系统安全状态,而且为其他行业安全评估提供了参考。

高含硫气田地面集输系统元素硫沉积化学防治一体化新技术

随着高含硫气田的不断开发,气田地面集输系统不可避免地会出现元素硫沉积堵塞问题。采用停产浸泡硫溶剂循环清洗解堵,面临着稳产周期短、清洗频繁、综合治理成本较高等挑战。为此,基于化学预防-治理相结合的理念,分别开展了停产浸泡硫溶剂循环解堵技术及不停产在线加注硫溶剂预防堵塞技术的研究,完成了配方设计、验证和现场试验,提出了防治一体化方案。研究结果表明:①研发的复合胺高效硫溶剂(CTS-1),较优使用温度为40~60℃,较优清洗时间为1~2 h,饱和溶硫量达45.72 g/100 mL,溶硫能力显著提升,且具有刺激性气味弱、微毒、腐蚀性低等优势,在四川盆地罗家寨气田LJ11H井成功开展了溶硫解堵试验;②创新性提出了不停产在线加注硫溶剂预防元素硫堵塞的技术思路,明确了在线加注硫溶剂的“动态预防-实时溶解”双重作用机制,并针对性地形成了在线加注硫溶剂应用工艺方案;③研发了复合碱硫溶剂(CTS-2),在确保高溶硫能力的同时,有效溶硫时间大幅降低至15~20 min,且适应性良好、环境友好。结论认为:①化学防治一体化技术是有效解决高含硫气田地面集输系统元素硫沉积堵塞的有效手段,新研发的复合胺硫溶剂及复合碱硫溶剂可满足化学防治的技术需求;②下一步需要开展井筒-地面清洗一体化防治、在线加注化学药剂预防堵塞及化学药剂可重复利用等系统性攻关,实现高含硫气田地面集输系统元素硫沉积的长效防治,全面助力高含硫气田长期稳产和规模高效开发。

管道内检测技术在山区高含硫气田的应用研究

山区高含硫气田集输管道因输送原料气成分及输送环境复杂,导致管道内壁发生电化学腐蚀,存在泄漏风险,因此对酸气管道开展内检测非常重要。漏磁检测技术是在高含硫气田应用比较成熟的内检测技术。近几年又新起了电磁涡流内检测,具有通过性好,对小尺寸缺陷识别度高,更适应于小管径低流速管道。本文结合某高含硫气田漏磁和涡流检测技术的应用成果,对检测技术的现场适应性、优点以及局限性进行分析,并提出改进建议,为今后同类型气田在检测技术选择上提供一定的技术支撑。

高含硫气田电网规划与技术应用研究

由于高含硫气田的电力需求受实际运行状态影响,导致电网规划需要结合多个因素进行综合分析,为此提出高含硫气田电网规划与技术应用研究。首先综合生产规模与工艺复杂度、高含硫气田产能大小、电力设备容量和运行功率、采气工艺对电力需求,以及处理和净化流程的具体情况,实现对高含硫气田电力需求的预测。然后综合硫化氢浓度、温度、压力、湿度、气体流速、设备材质、设备年龄与维护状况、杂质含量以及操作条件变化频率,计算高含硫气田硫化氢腐蚀风险。最后结合预测结果和风险评估结果实现对电网的规划。实际应用结果表明,应用研究方法明确了相应技术的应用方式及效果,实现了高含硫气田电网的规划。

高含硫气田集输系统硫沉积机理及非介入式检测技术

高含硫气田集输系统中的硫组分会因压力、温度和组分等的变化而析出,经成核、聚集过程后逐渐生长为硫颗粒并沉积到管道内壁。硫沉积可导致管道堵塞、设备污染、腐蚀加速、集输系统效率降低等问题,严重威胁集输系统安全。分析了高含硫气田集输系统的硫沉积机理,包括析硫与成核机理、硫沉积来源及影响硫沉积的因素。适用于高含硫气田集输系统硫沉积的非介入式检测技术很少,重点介绍了基于超声波原理的在线检测技术及其在高含硫气田中的应用现状,同时指出了其他检测技术应用于硫沉积检测时存在的不足。

优化型解卡液在高含硫气田油基钻井液中的应用

川东北高含硫气田为超高含硫油气藏,目的层飞仙关组具有地层压力系数低、储层渗透性好等特点,使用的钻井液密度高,极易发生压差卡钻,若处理不当或处理时间过长,会进一步引发井壁失稳、硫化氢溢出和溢流等井下二次事故,严重时会导致填眼侧钻,造成钻具埋井和井眼报废等重大工程事故。通过分析飞仙关组地层特点和卡钻性质,在其他解卡手段效果不佳和条件受限的情况下,参考常规油基解卡液的解卡思路,摸索出一种适用于解除高含硫气田飞仙关组压差卡钻的优化型解卡液。应用结果表明,该解卡液在处理高含硫气田飞仙关组压差卡钻中,具有解卡成功率和效率高、与油基钻井液配伍性好、操作工艺简单等优点,在高含硫区域具有良好的推广应用前景。

高含硫气田侦查哨兵智能化防护系统应用研究

为解决某含硫气田应急救援单兵防护装备数据传输问题,设计了一种集空呼检测、环境采集、生命特征采集、无线宽带MESH自组网和哨兵指挥调度平台为一体的智能哨兵硫化氢个体防护系统。系统以无线宽带MESH自组网为支撑,融合计算机图形建模、图像分析等技术,具备视频监控回传、语音交互、3D定位、环境浓度监测、生命体征监测等功能,确保指挥部实时掌握救援人员的位置、身体状态和防护装备状况,实现救援科学、专业和安全。

雷达式液位变送器在高含硫气田的应用分析及展望

本文主要分析了雷达式液位变送器在高含硫气田中的应用情况,并对未来的发展趋势进行了展望。通过对雷达式液位变送器的工作原理、性能特点以及在含硫气田中的应用优势进行深入分析,提出了在高含硫气田中推广应用雷达式液位变送器的建议。同时,针对雷达式液位变送器在高含硫气田应用中存在的问题,提出了相应的解决方案,并对未来雷达式液位变送器在高含硫气田应用的发展趋势进行了预测。

高含硫气田试气作业的安全措施与管理——以普光气田为例

高含硫气田试气作业安全管理中,如何预防井喷失控、着火爆炸、硫化氢泄漏中毒事故的发生非常关键。中原油田普光分公司在普光气田的试气过程中严格试气队伍的资质审查、开工前的检查验收,改进工艺工序与操作方法,优化硬件设备,应用新技术新设备,完善安全预案等,形成了一整套行之有效的安全管理方案。在安全技术措施上,改进了坐完井悬挂器(穿越四通)操作步骤,避免损坏金属密封,造成悬挂器损坏;将录井技术应用于试气作业,实现了科学预警;推广应用了QTI3000型焚烧处理装置,降低了对环境的不良影响;改进了射孔枪的连接方法,减轻了工人的劳动强度,缩短了起射孔枪时间,能在起钻发生井喷失控前及时控制关井。以上安全技术措施保证了普光气田试气作业安全、顺利的进行,为我国同类气田试气作业的安全管理,保障试气作业顺利进行提供了参考和借鉴。

高含硫气田开发过程中H_2S含量变化规律

对流体相平衡及高温高压下H2S气体在水中溶解度的实验研究表明,在高含硫气田开发过程中,H2S含量增加缘于原始地层水中所溶解的H2S气体在地层压力降低后部分脱附而进入地层气相中。基于H2S气体在水中溶解度实验数据和物质平衡方法,建立了高含硫气田H2S气体含量长期变化规律模型。对H2S含量变化规律进行的敏感性分析结果表明:在高含硫气田开发早期,产出气体中H2S含量增加较为缓慢,在气田进入开发的中后期时,H2S含量增加速度不断加大。同时,地层原始含水饱和度对H2S含量增加的影响较大。在同样条件下,原始含水饱和度高的气藏其H2S含量增加速度更快。

高含硫气田腐蚀特征及腐蚀控制技术

我国高含硫气藏H2S、CO2含量高,还伴随有大量的气田水,开发过程中腐蚀问题非常突出。为此,分析了高含硫气田的腐蚀特征,展示了该类气田开发在材料选择与评价、缓蚀剂防腐技术、腐蚀监测与检测技术等方面的进展:①提出了镍基合金评价方法、双金属复合管及其焊缝抗环境应力开裂试验方法和耐蚀性能评价程序、缓蚀剂筛选评价程序;②研发的专利缓蚀剂CT2-4水溶性环空保护液体系能实现对套管内壁和油管外壁的有效保护,CT2-19缓蚀剂、地面管线清管器预膜技术和缓蚀剂连续加注技术较好地控制了湿气密闭输送系统内的腐蚀;③FSM、氢探针技术、电化学噪声技术等腐蚀监测新技术在研究点蚀、缝隙腐蚀和氢致开裂等方面具有独特的优势。最后提出在高含硫气田开发设计时,就应全面引入腐蚀控制设计和腐蚀监测体系,从腐蚀控制技术的集成与优化入手,形成高含硫气田整体防腐方案,建立数字化腐蚀数据管理系统和数据库,全面跟踪评价缓蚀剂效果,从而实现腐蚀控制的整体设计和完整性管理。

高含硫气田开发安全评价技术探讨

随着国内高含硫气田的相继开发,这些气田的安全评价工作越来越得到国家和行业部门的重视,对于政府和公众所关心的安全距离问题,现有的安全评价技术只能从标准、规范的要求来进行评价,不能结合工程的特点和实际情况,科学、合理地提出相应的措施。故针对高含硫气田开发的特点,提出了基于定量风险评价技术的安全评价程序和方法,并就该方法的运用进行了探讨。

罗家寨高含硫气田水平井酸化技术现状及发展方向分析

水平井酸化是罗家寨气田水平井试油工作的重大技术难点之一。四川石油管理局井下作业公司经过长期的实践和不断的研究已经形成了一套较为成熟实用的水平井酸化技术,但是仍然需要进一步的发展。文章对罗家寨高含硫气田水平井酸化技术现状进行了阐述,并针对该气田高含硫特点及水平井酸化技术难点提出了今后应研究和解决的主要技术方向,对切实提高罗家寨高含硫气田水平井酸化增产具有重要的指导作用。

高含硫气田开发安全防护距离探讨

在高含硫气田作业场所设置安全防护距离,可以在发生井喷、含硫天然气泄漏事故时减少火灾、爆炸、H2S中毒等造成的人员伤亡,是控制和降低安全风险的有效手段之一。为此,分析了国内外相关安全标准对含硫气田安全防护距离的要求,并以四川盆地某高含硫气田为例,应用国内外相关标准或方法计算井场、集气管道及净化厂的安全防护距离,开展对比分析。结果表明,依据不同的方法确定的安全防护距离偏差较大,因此建议采用定量风险评价的方法作为确定搬迁距离的依据,采用EUB推荐的查图法及公式快速确定或依据计算的150 mg/m^3 H_2S包络线范围确定应急撤离距离。针对高含硫气田开发,建议采用以下措施降低风险:(1)设置紧急截断系统,减少含硫天然气潜在泄漏量;(2)提升装置本质安全,减少事故发生概率;(3)提高应急保障水平,减轻事故影响。

应急管理系统在高含硫气田开发过程中的应用

针对高含硫气田开发的高风险特征,四川某高含硫气田作业区建立了基于GIS技术的应急管理系统。该系统集成了气田的安全控制中心、应急预案体系、安全预警系统、社区报警系统、社区应急疏散系统和生产、气象、地理、人居等数据模块,结合真实生产工艺及设备三维实景,实现了气田生产可视化、异常可视化、应急可视化,形成了一套高含硫气田安全高效开发应急管理系统,提升了安全管控能力,可为类似气田的开发应急管理提供借鉴。

普光高含硫气田完井工艺技术研究与应用

普光气田属于高含H2S和CO2的碳酸盐岩酸性气田。由于H2S气体的剧毒性及H2S和CO2对钢材的强腐蚀性等问题,对该气田的采气工艺技术提出了更高的安全、防腐要求。针对酸性气田开采工艺进行了深入研究,对工艺成果进行了现场推广应用,取得了显著的经济效益和社会效益,为普光气田的顺利、高效投产奠定了坚实的技术基础。

普光高含硫气田长效环空保护液的研究与应用

针对高含硫气井环空特殊的腐蚀环境,结合普光气田油、套管管材使用情况,通过大量性能评价实验,开发出一套以复合有机酸盐为基液,添加高抗硫缓蚀剂、除硫剂、除氧剂、杀菌剂等添加剂的适应于高含硫气田的长效环空保护液体系.该体系密度在1.03～1.40 g/m3间可调,具有稳定性强、配伍性佳、杀菌效果好、耐高温、抗污染、防硫化氢、可回收利用等特点.目前该产品已用于普光气田多口气井生产,油、套管管材缓蚀率达到95%以上,表明该体系可完全满足普光高含硫气井长期安全生产,同时该产品的成功应用也为我国同类气田开发中的防腐工作提供了有益的借鉴.

高含硫气田集输管材耐腐蚀评价

高含硫气田采气工程金属管材的腐蚀评价包括硫化氢应力腐蚀开裂、氢致开裂、电化学腐蚀3个方面,模拟工况应综合考虑H2S/CO2分压、温度、气液相、单质硫、流动条件、应力加载和矿化度等评价条件。采用淬火加回火工艺制造的L360QCS直缝埋弧焊钢管,硫(0.02%)、磷(0.003%)元素含量控制低,硬度小于248HV,在模拟普光气田高含硫集输工况的条件下没有发生氢致开裂和硫化氢应力开裂,管材的抗硫性能较好。

高含硫气田水平井试井工艺技术

目前高含硫水平气井试井国内还没有成熟的试井测试工艺技术,文章针对川东北罗家寨飞仙关鲕滩气藏天然气中H2S含量高达13.74%、CO2含量高达10.41%、气井测试日产量达到(100～300)×104m3的特点,总结了罗家6、7两口高含硫垂直气井的现场先导性试井试验取得的经验,通过精心设计、精心准备、精心组织和精心施工,克服了水平气井硫化氢含量高、测试产量大和井口防喷系统复杂、防喷管立管高度高、测试工具串长而重以及井斜角大、压力计下入难度高和大产量下地层流体高速流动时上冲力的影响等困难,摸索出了一套适合高含硫水平气井的试井工艺技术和方法,确保了测试作业的连续性和测试数据录取的准确性,保障了操作人员和设备的安全,并在罗家11水平气井的稳定试井和一系列试井测试试验中取得成功,填补了高含硫化氢、大产量水平气井钢丝试井技术在国内的空白.

普光和元坝高含硫气田排水采气工艺实践

排水采气是高含硫气田治理气井水淹和维持边底水线均匀推进的重要手段。鉴于此,首先针对普光和元坝深层高含硫气田完井结构特点,开展了现有排水采气工艺的适应性分析,优选出现阶段适用的排水工艺类型;其次研制了耐高温三元复合起泡剂,建立了高含硫气井泡排剂井口安全加注工艺,并配套研制了固体起泡剂抗硫投送装置;随后提出了连续管+氮气分段气举工艺,优选了注气方式、注气量及注气压力;最后开展了高含硫气井泡排和气举工艺的现场应用。分析和应用结果表明:新型起泡剂在矿化度10×10^4 mg/L、pH值3~8、180℃高温老化后的模拟地层水中,具有良好的起泡和稳泡性能;泡排工艺成功实现了2口积液井的短期增产,单次作业增产有效期3~5 d;连续管+氮气分段气举工艺将深层高含硫气井气举压力控制在35 MPa以内,最大注气深度达6150 m,成功实现了6口水淹井的复产,单次作业稳产有效期1~2月。但目前实施的油管加注泡排工艺和连续管氮气气举工艺属于一次性消除积液的临时措施,尚不能满足高含硫气井长期排水要求,需探索更加长效的排水新工艺。