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中石油铁山坡智能气田:勇立潮头 智引未来

2024-09-20 16:53:58 稿件来源:本站原创 编辑:何羽佳校对:易陟责任编辑:杜静审核:杨璐

四川盆地,巴山深处,一个“聪明”的气田正依托行业领先的数智技术,彻底驯服盘踞地下的含硫“气龙”,日产天然气460万立方米。

这里,就是中国石油首个特高含硫智能气田——铁山坡智能气田。

2022年2月,铁山坡智能气田批复,要求完成包含“气藏—井筒—地面”一体化模型、智能跟踪与诊断自动优化配产、硫沉积及水合物预测等13项建设内容的智能化高含硫气田示范工程建设。

今年7月29日,铁山坡智能气田通过中国石油集团验收正式上线,这标志着铁山坡智能气田成功打造了以“全面感知、自动操控、趋势预测、优化决策”为特征的智能气田新标杆,可复制可借鉴的“数智西油”模式从梦想走进现实。

为“建功高含硫”而诞生,川东北气矿建矿20余年来,诸多背井离乡的石油人一头扎进大巴山,聚力突破了一系列特高含硫气田开发关键核心技术。去年6月,中国石油首个自主开发的特高含硫气田——铁山坡气田全面投产。

以打造“智能气田新标杆”为目标,如今,这片国内已投产硫化氢含量最高的整装气田上,又掀起了新的技术革命,并凭借特高含硫气田开发生产新模式,在产业数字化进程中走在前、做示范。

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铁山坡气田一隅

信息“跑在前”   

建设质量与效率有了“双保险”

9月中下旬,“秋老虎”依然在四川盆地横行,川东北的气温持续居高不下。同样“火热”的,还有渡口河—七里北气田的建设现场,上千人集结施工的场景十分壮观,无论是管道旁绽放的焊花,还是建设者脸上淌下的汗水,都能在36公里外的川东北气矿调度管理中心里的大屏清晰得见,如同“亲临现场”一般。

信息化建设“跑在前”,这对于川东北气矿而言不仅不陌生,还有成熟的模式和技术可参考,这还要追溯到建设铁山坡智能气田时的首次“试水”。

“气田建设初期贯彻落实了两个‘先行’理念,即‘工程未动,信息化基础设施先行;装置未投,信息化应用系统先试运行’的两个信息化先行理念。”川东北气矿党委委员、副矿长于林告诉记者,这几乎是一次颠覆性的探索。

记者了解到,传统的气田项目的工程建设,一般以管道、场站等工艺先行,而铁山坡智能气田则首次在西南油气田公司的地面工程中提前开展信息化基础设施建设。并且,在项目建设期,还在西南油气田公司范围内首次实现了管道焊接过程数据的实时采集以及施工过程中的远程实时监控。

“我们提前4个月就建成了覆盖工程全线的电力、光缆、工业WiFi、视频监控等设施。”谈到气田的信息化建设,川东北气矿信息科技部主任曾勇倍感自豪,“依托前置建设的信息化基础设施,我们可以精确搜集每一个管道焊口焊接时的具体时间、操作人员,甚至电流、电压、温度等信息。”曾勇说,这不仅有效保障了工程质量,也有效提升了建设效率。

站在今天回头看,两个“先行”理念的落地成效,不仅为铁山坡气田加“数”提“智”奠定了坚实基础,还通过数字化交付汇聚工程项目设计、采购、施工各阶段数据,构建起了智能气田数据孪生体,建立了国内首套智能气田数据标准。

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川东北气矿创新采用数字化手段,实现对管道焊接质量的及时监控和焊接数据的实时存档

数据“会说话”  

气田科学高效开发增添“好帮手”

4套特色技术成果、7个共建共享样板、31项有形化成果、打造14项特色应用……在谈到铁山坡智能气田的技术创新“成绩单”时,川东北气矿开发管理部主任张修明如数家珍,一连串数据脱口而出。

“通过对已有系统的深入研究、参考同类型气田的开发经验,以及通过与国内高校的专业研究团队深入合作,开展多轮技术交流讨论等措施,我们成功搭建了以一体化耦合模型和协同高效的智能工作流为核心的生产智能管控平台。”张修明告诉记者,其中,值得一提的是关于硫沉积预防模型的搭建。

一直以来,高含硫气井硫沉积都是困扰高含硫气田开发的一大难题。随着气井的生产,受压力、温度、硫化氢质量浓度等影响,单质硫会从气体中析出,造成气井不同部位堵塞,在严重制约气井生产的同时,也会给生产带来极大危害。

“虽然关于硫沉积国内外已有研究,但形成成熟的数据模型并在高含硫气田的生产中实际投用,这在行业内还属首次。”据张修明介绍,硫沉积预防模型每个月都会对铁山坡气田进行一次全面的预测,并根据硫沉积的预测情况生成供参考的解决方案。“通过多轮迭代和优化后,如今,硫沉积预防模型的准确率已超70%。”张修明说。

硫沉积预防模型的搭建,只是铁山坡智能气田的耀眼“履历”之一。

如今,川东北气矿已在该气田建成“气藏—井筒—地面”一体化模型及自动优化配产、开停井工况模拟、水合物预测、段塞流预测、硫沉积预测、站场工艺动态模拟、开停工工况模拟、智能跟踪诊断8个智能工作流,实现生产运行状态一体化实时感知、生产变化趋势预测、智能优化决策,集输系统流动保障关键参数覆盖率100%,模型综合准确率90%以上,助力气田全面实现了开发生产科学高效、生产管理转型升级、安全风险全面受控、经济效益显著提升。

下一步,川东北气矿还将立足于智能化系统应用情况,积极开展优化业务流程、拓展功能需求等方面的工作,通过利用实时生产数据,持续对模型开展迭代升级,提高预测的准确度。同时,还将针对地层硫沉积机理和模型开展功能扩展,实现地层硫沉积情况的预判和分析,为铁山坡气田后期高效开发提供支撑和决策。

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铁山坡气田中控室一隅(韩超 摄)

安全“看得见”   

“空中—地面—地下”实现立体监测

从达州主城区出发,驱车两个多小时,再沿着蜿蜒山路向大巴山深处行进,才能到达铁山坡气田。再往深处走,铁山坡脱水站里,银色、黄色、红色的管道复杂交错,安全运送着硫化氢含量超16%的天然气。

要知道,高含硫天然气具有强腐蚀性和剧毒性等特殊性,安全清洁高效开发属于世界级的技术难题。对此,深山里的铁山坡气田如何筑牢安全生产之墙?

“今年5月的时候,我们接收到了光纤振动系统的报警信号,中控室第一时间调取监控,发现是第三方路面施工引发的,如果不及时沟通或者制止,可能会损伤到地下高含硫管道。”川东北气矿高含硫气田运行管理项目部副总经理周岐双回想起彼时的情景,十分感慨。“铁山坡气田的管道多分布在高山密林里,如果仅靠人工巡检,这种程度的危险是很难察觉的。”周岐双说,但是现在的铁山坡气田,能将地上和地下的安全隐患都“尽收眼底”,事后处置变为事前预防,安全生产有了极大保障。

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无人机巡检(韩超 摄

如今,17.3公里的高含硫管道沿线布设了65台视频监控摄像头、31套气体检测仪,加上同沟铺设的光纤振动、光纤温感、次声波等以及无人机巡线,实现了“空中—地面—地下”全覆盖的立体监测体系。实现生产现场“全过程、全天候、全方位、全要素”综合立体感知,确保气田开发生产全流程的风险受控。

不仅如此,14个应急社区里,还布设了5个应急响应小组、34套报警系统、42个紧急集合,构建了一道道防护屏障,确保发现异常情况及时判断、迅速响应,极大提升突发事件的预警预测和应急处置能力。

以高度自动化控制和深度工业化感知为保障,如今的铁山坡气田已能实现气井的远程开关、关键设备设施的远程操作,以及紧急情况下的全气田关停放空等联锁控制。数据显示,气田自动控制、泄漏监测覆盖率达100%,联锁动作、系统报警准确率达100%。

在数字化、智能化的加持下,铁山坡气田还在国内首次实现了特高含硫气田开发生产场站的无人值守,不仅进一步降低了人员暴露在高含硫环境下的风险,也为该气田的安全高效生产提供了强效保障。铁山坡气田自2023年6月全面投产以来,截至今年8月底,已累产天然气19.54亿立方米,累产硫磺41.33万吨,高含硫废气效益回收率100%。

经验“走出去”   

引领智能气田新未来

在采访诸多铁山坡智能气田建设者的过程中,有几个关键词被频繁提及——“没有借鉴”“没有先例”“没有标准”“没有参考”。

“这是一次从0到1的突破性探索,川东北气矿必须回答好什么是智能气田的问题,才能真正建设好铁山坡智能气田。”于林坦言,面对“安全规格等级最高、工业自控水平最高、智能化水平最高、技术经济水平最高”的建设标准,面对西南油气田公司“新气田智能化探索”试点之地的重任,必须要多维开展革命性创新。

如今,铁山坡智能气田打造了可复制、可推广的智能气田样板工程,形成站场工艺动态模拟优化、管网流动保障预测等多人共建共享模块,为项目建设工作量更大、高陡坡区更多、建设周期更紧凑的渡口河—七里北气田智能化气田快速开发,提供了成熟的模式。

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川东北气矿工作人员佩戴氧气面罩作业(韩超 摄)

“渡口河—七里北气田智能化程度与铁山坡气田相比将进一步提升。”于林告诉记者,一方面,川东北气矿将通过“工业控制系统+物联网+‘气藏—井筒—地面’一体化模型+智能工作流”,生产组织向“大数据分析、自适应调节、数字化管理和智能化应用”转变。同时,充分考虑渡口河气藏存在气藏边底水的特点,还将建立多水体分布的渡口河气藏、井筒、地面的一体化仿真模型,使其能够提前预测气藏水侵情况,提高段塞流、硫沉积等智能工作流的预测精度。

不仅如此,川东北气矿还正在加快构建一套高含硫气田数字化人才培训体系,加快打造西南油气田公司高含硫气田开发培训标杆示范基地,为高含硫气田的开发注入更多人才动能。

紧密结合“数智中国石油”总体规划,川东北气矿矿长、党委副书记黄雪松表示,下一步,川东北气矿还将持续深化铁山坡智能气田建设成果,同步融合昆仑大模型,以“数字孪生技术+AI大模型技术”双引擎,驱动智能气田生态建设,引领智能气田新未来。

全“数”前行,提“智”向新。砥砺前行20余年的川东北气矿,如今正立足铁山坡气田、渡口河—七里北气田等,迎来新的“破茧时刻”,打造新的“数智画卷”。

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铁山坡气田航拍图(王忠涛 摄)

(张家铭 高玥 唐千惠)

(图片除署名外均由川东北气矿提供)

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