滑溜水压裂液研究论文

油井压裂的风险分析与安全对策论文

摘要：对油井压裂过程中存在的安全风险进行了分析，梳理了安全管理的重点环节，提出了相应的安全管理对策措施。

关键词：油井压裂；风险分析安全对策

引言

油井压裂作业设备多、环节多，具有技术含量高、施工难度大、作业环境恶劣、救援及逃生困难的特点，安全管理工作难度大，极易酿成重大的人员伤亡和财产损失事故。笔者就油井压裂过程中存在的安全风险进行了分析，并提出了相应的安全管理对策措施。

1、压裂施工风险分析

人员与设备高度集中压裂作业井场占地一般1600m2左右；压裂设备包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车、砂罐车及立式砂罐、大罐等。在特殊情况下，如压力高或需要更大排量施工的井，还要增加压裂车和仪表车。井场人员和设备密集，管理难度大。

井场布置易存在隐患由于受井场场地的限制，施工车辆距离井口过近，压裂仪表车、其他辅助车辆和仪器距离高压区的距离较近，存在安全隐患。

施工过程危险性高压裂作业施工，尤其是老井、重复压裂井、大型酸化压裂，工序复杂，地面压力在30MPa-60MPa之间，极易造成井身结构破坏、管线爆裂，发生卡钻、砂堵油管、管柱断脱、井口设备刺漏等工程事故，极易引发井喷事故和物体打击事故。

救援及逃生困难由于井场摆放着各种车辆和压裂罐，视野较窄，一旦发生事故，很难迅速逃生和得到救援，极易升级为不良事件。

环境保护要求高如果压裂失控、压裂管柱破裂或者高压井口、管线泄漏，极易发生压裂液、有毒有害气体和原油的泄露，污染大气层和地表层，造成重大地面污染事故。

2、安全管理的重点环节

作业人员的管理应对设计人员进行井控培训，施工人员需穿戴好劳保用品并持证上岗，非本岗位工作人员要限入高压区。

生产设备的管理使用压裂设备前，必须对设备的气控系统、液压系统、吸入排出系统、仪表及执行机构系统、设备故障诊断系统等十个系统进行认真检查，并对仪表进行校正。

井场布置的管理压裂施工的井场布置应严格按高压区、低压区、井口区和辅助区划分，设立好警戒线，非工作人员严禁入内。油井压裂的所有生产设备，必须停放在上风方向，并与井口保持30m距离。

试压工序的管理井口要用钢丝绳固定牢固，高压管汇要安装泄压阀及安全阀。排空试压并保持15min，仔细检查无刺漏后再放空。要确定最高限压压力，现场施工中严禁超压操作，超压时应紧急停车。

施工过程的管理施工过程主要包括：循环、试压、试挤、压裂、支撑剂、替挤、反洗或活动管柱等环节，压裂施工期间应统一现场的操作指挥，必须对施工的设计要求、井下情况、地面设备及各个岗位的技术情况清楚，落实各项安全防范措施。在生产过程中，要保存安全生产的相关资料，主要包括作业人员名册、工作日志、培训记录、事故和险情记录、安全设备维修记录情况等。

安全管理的法规标准油井压裂作业安全管理须遵守SY6443-2000《压裂酸化作业安全规定》等有关的安全管理规定。

3、安全对策

规范人的安全行为

①压裂前召开安全会议，以保证所有的`现场人员都知道压裂施工程序，现场人员都应清楚自己在压裂施工中的职责和在应急情况下的处理措施。对施工现场人数进行统计，在应急情况下的人员逃生路线明确，在实施压裂过程中，暂无施工任务的人员应到指定位置待命。

②员工是油井压裂作业的主体，要从关爱员工生命及保护生产力的角度出发，严格压裂作业从业人员的选择任用。规范安全行为，加强安全教育及操作技能的培训，使其能够按规程、标准上岗操作，减少人为操作失误，降低因不安全行为引起的事故。

③压裂施工过程中，要严格按照操作规程的要求进行，不满足安全要求的井场坚决不能作业。高、低压管汇吊装、压裂车并入管汇、砂罐车倒车等重点工序，必须由专人指挥方能进行，提高操作的准确性及可靠性，有效避免人员伤亡事故的发生。

④要消除工作环境中的有害因素，创造适合人的工作环境，从而减少人失误的可能性。

控制设备设施的不安全状态

①压裂作业生产设施，要根据施工耐压等级，确定油井压裂生产设施和专业设备的选型，抓好设备的运行检查、定期校验、日常维护保养、维修改造、报废处理等环节的管理，杜绝设备带病运行，是确保油井压裂作业安全的重要途径。

②安全检查是监测单位生产作业情况与国家、地方及企业标准不符合程度的过程，是发现危害因素的方法，是安全管理工作的重要内容。通过安全检查，掌握油井压裂生产设备的安全运行状况，确保生产安全。

③严格按标准布置井场压裂设备，配备齐全的消防设施，消除压裂现场的机械设备、化学药剂的潜在危险。

④设备的安全附件要定期校验，不符合安全标准的安全附件要及时更换或修复，以消除作业中的安全隐患。

⑤安全管理部门要依据安全检查及隐患排查结果、隐患评价及隐患分级情况，提出隐患治理计划并组织实施。

抓好安全管理和应急救援工作

①油井压裂作业单位要依据国家有关安全生产的各项法律、法规和标准，结合单位的生产经营实际，制定单位安全生产管理的各项规章制度，要及时修订或完善，并组织员工对新制度进行学习培训。

②压裂作业单位要建立与单位生产和发展相适应的安全生产管理模式，建立健全安全管理网络，并配备好安全工程师，对于改善单位的安全管理、提高单位安全生产保障能力具有良好的作用。

③抓好应急救援工作。事故应急救援能有效降低事故发生后的人员伤亡和财产损失。油井压裂作业单位应建立并不断完善油井压裂作业配套的应急救援预案，强化应急演练，提高处理事故的应急技术，储备充足的应急物资和装备设施。同时，应建立可靠的通信联络与警报系统，加强与兄弟应急救援机构的信息沟通和交流，确保在应急状况下，及时得到救助，避免大的人员伤亡和财产损失。

359本文论述的原料气压缩机为多级离心式压缩机，某厂利用离心式压缩机，因为汽提塔内漏，开始停运，合成氨装置正常运行，两台循环水泵同时运行，水泵A发生出现接地盒爆的问题，电网晃电，两台电泵开始停运，循环水开始断水，开始启动水泵B，为了尽快恢复装置生产，原料气压缩机始终维持自循环工作状态，因为原料气压缩机回流管路温度比较高，管线表面温度不断提升，最终确定压缩机内部因为高温问题出现故障，需要立即处理。1 概述原料气压缩机的有关情况原料气压缩机利用天然气进行压缩，为转化炉提供转化的原料，原料气压缩机为多级离心式压缩机，包括一个缸体和一段压缩，压缩机具备5个叶轮，利用平衡管平衡轴向力，利用串联干气密封的方式实施轴封。为了防止原料气压缩机发生喘振问题，可以将防喘振阀设置在工艺回路流程当中，机组开车过程中，防喘振阀处于全开状态，汽轮器处于最低工作转速，防喘振阀开始进入到工作状态，可以结合实际情况设置防喘振阀的模式，主要包括手动模式和自动模式，以生产要求调解防喘振阀的开度。机组停车包括正常停车和紧急停车。利用正常停车程序，需要将防喘振阀，降低汽轮机速度，点停车按钮，快速降低汽轮机转速，达到1000r/min之后需要按紧急停车按钮。在汽轮机工作转速状态下进行紧急停车，可以直接按紧急停车按钮，防喘振阀也会因此进入到紧急全开状态中，将水冷区器设置在防喘振阀回路上，这样有利于快速消散压缩机循环流量的热量。2 概述原料气压缩机回路高温事故 循环回路温度较高的原因原料气压缩机的循环水泵A线盒爆，停运两台循环水泵，因为循环水断水的问题，所有的装置开始停车，为了尽快回复生产，原料气压缩机持续运行，利用手动模式将喘振阀打开，原料气压缩机气量实现自循环，因为原料气压缩机回路温度比较高，此时防喘振阀体温度也急剧上升，管线和压缩机的外表面开始出现冒烟的问题，利用监屏观察最高温度，确定是否出现温度异常的问题。通过分析原料气压缩机的运行参数和工艺参数，总结事故发生情况，在正常工作过程中，原料气压缩机防喘振阀开度达到，进一步打开喘振阀，压缩机开始进入到自循环状态当中，开度达到以上，利用防喘振冷区器可以带走压缩机流量产生的热量，压缩机冷却器如果出现断水问题，那么就无法带走压缩机的热量，这样就会提升整个回路的温度。 汽轮机冲转失败的原因原料气压缩机没有设置盘车器，发生事故之后，直接试开机组，汽轮机调速阀开度达到23%以上，但是转速为0，表明汽轮机冲转失败。如果调速阀开度达到31%以上，汽轮机可以达到正常的工作转速，因此可以确定压缩机出现故障，在高温的影响下，压缩机内部可能出现卡涩和黏连的问题，发生这类问题，可能是因为隔板变形，叶轮和隔板之间出现摩擦，转子无法运动。盖板密封和叶轮产生摩擦，也会导致转子不动。解体压缩机，确定问题发生的原因，拆除转子两侧干气密封，确定干气密封是否异常，如果没有发现异常情况，拆除前盖板，确定前轴是否存在损坏问题。将两侧推力轴承和前盖板等拆除，利在内筒前端拉出转子，避免损坏压缩机的部件，将后盖板拆除，拉出内筒，确定后盖板是否可以移动，如果移动幅度比较小，可以确定平衡盘密封存在卡涩和黏连问题，因为平衡盘密封和后轴封的材质是铝合金，这属于薄弱环节，可以强行顶出后盖板，确定轴封端面和平衡盘背帽端面是否发生黏连。转子最高温度为120℃，在300℃高温的影响下，转子会出现轴向膨胀问题，后轴封端面会接触到平衡盘背帽，高速旋转转子，端面会产生较高的摩擦热，熔化后轴封端面，在融化状态中，转子可以维持正常的运转，停车之后，温度开始降低，后轴封端面逐渐开始凝固，这样就会黏连平衡盘背帽。3 修理对策原料气压缩机发生高温事故之后，需要解体压缩机，如果只是压缩机后轴封端面出现融化损坏的问题，并且平衡盘梳齿条只是出现个别损坏问题，其它的部件都是完好的，那么可以检查转子弯曲度，确定转子是否符合工作要求，转子最大径向跳动量为，设计值在以下，可以放心使用转子。更换转子后轴封和平衡盘梳齿，更换内筒体外表面O型圈。清楚转子平衡盘背帽端面黏连的金属。联系设计院，更改压缩机的进出口的测温点。增加温度报警值为140℃，及时提醒用户，避免因为高温温度损坏了压缩机。为了避免高温因素影响到防喘振阀冷却器，利用试压检查工作，确定换热管是否存在泄漏问题，如果发生了泄漏问题，需要立即采取封管处理工作。探究原料气压缩机温度高原因及处理郭子庆新地能源工程技术有限公司 河北 廊坊 065000摘要：本文结合原料气压缩机温度高原因，逐项分析了其原因，提出针对性的处理措施，通过更换处理损坏部件，例如可以更换原料气压缩机的后轴封和平衡盘梳齿等，检查确认原料气压缩机转子弯曲度，堵管处理防喘振阀冷却器，维护原料气压缩机的稳定运行。关键词：原料气压缩机 温度高 原因 处理措施（下转第363页）363这种压裂液如同字面意思一样就是在压裂液中添加了一些纤维物质，以此提升压裂液的悬砂能力，实现了对稠化剂残渣的有效控制，减少了对地层影响与伤害。这种压裂液需要用到网状显微结构，保障了沙粒下沉阻力控制效果，实现了稳定性平衡，全方位强化了裂缝导流效果，保障了产能。目前在国内的玉门油田与大港油田中获得了充分使用，有效解决了破胶不彻底、配液难问题。低廉的成本与良好的携砂能力是研究的核心。尤其是在近些年胍胶价格快速上涨的今天，这种压裂液更是得到了社会高度重视。国外学者在实践中使用了硼酸盐交联剂与可降解纤维，最后的产量比过去高出24%。从国内外很多的实际案例中都可以看到在使用该压裂液以后油井整体产量都要高出27%左右。能够很好的控制聚合物用量，使油井内部形成导流效果更好的裂缝。并且这种压裂液对于支撑剂返排问题的解决与处理效果也十分突出，能够让裂缝支撑剂变得更加均匀，应对填充失败风险。此外有西方学者还在西伯利亚地区成功使用这种压裂液。利用这种压裂液与控制材料充分的组合，减少了不良裂缝的出现概率，并且有效解决了聚合物剂量高的问题，最后的产量多出来9%。当然该技术并没有对耐温性做充分考虑。我国科学家在多年的研究中开发出纤维复合清水压裂液，这种压裂液充分筛选了纳米复合纤维、聚酯纤维、棉纤维、玻璃纤维。实验中得到的纳米纤维质量损失只有1%左右。当然这种压裂液的实际效果目前资料并不充足，有待进一步研究。我国有学者在改性纤维中研究出一种易破胶降解且耐高温效果很好的压裂液，在100摄氏度环境下剪切90分钟黏度为·s。泽中压裂液为弱酸性，不会对地层造成过多影响和伤害。4 结束语 从本文叙述可以看出，目前滑溜水支撑剂由于用水量大、输送能力差所以成本比较高，其研究重点是耐盐耐剪切与携砂性。循环利用返排液控制用水量是最大化该技术价值的前提。清洁压裂液不具备良好的耐温性，成本相对较高。今后的研究重点将会是阴离子表面活性剂与纳米材料。纤维压裂难交联并且降解不容易。当然近些年出现的很多新型技术有望改变这一问题。参考文献 [1]贾爱林，位云生，刘成等.页岩气压裂水平井控压生产动态预测模型及其应用[J].天然气工业，2019，39（06）：71-80.[2]屈海清.页岩气压裂返排液回用处理技术研究与应用[J].云南化工，2019，46（04）：154-155.[3]贾金亚，魏娟明，贾文峰等.页岩气压裂用滑溜水胶液一体化稠化剂研究[J].应用化工，2019，48（06）：1247-1250.为了避免发生事故，循环水发生水量不足或者断水问题的时候，如果原料气压缩机没有立即停机，就会不断提高循环回路的温度，引发工艺操作事故。因为在断水情况下，无法带出压缩机的热量，这样就会急剧提升原料气压缩机温度。当温度达到300℃以上，不断伸长原料气压缩机的转子轴向，部件之间出现摩擦，引发高温熔化问题，通过冷却黏连，机组无法再进行启动。因此如果循环水出现断水问题，需要立即停车处理压缩，压缩机处于高温状态，操作人员要果断处理，紧急停车处理。改变压缩机进出口的测温点，避免出现误判的情况。加强培训操作人员，保证操作人员明确机组的测温点和测压点以及流量测点的位置，如果出现异常情况，要正确判断问题发生原因，加强联系内外操作，提高操作人员事故处理能力，发生事故之后，操作人员要果断的处理事故。4 结束语 本文分析了原料气压缩机温度高的原因，并且提出针对性的处理措施，保障原料气压缩机稳定性，提高原料气压缩机的运行效率，同时可以保护原料气压缩机的安全性，避免因为受到高温的影响，使原料气压缩机无法维持正常的工作。参考文献 [1]龙土明.制氢原料气压缩机轴瓦磨损原因分析及预防[J].炼油技术与工程，2019，49（05）：38-41.[2]高小玲，杨唯.空分装置中原料空气压缩机不同驱动方案的投资估算动态指标对比[J].浙江化工，2018，49（10）：40-43.[3]梁威，王振民，汪峰，谢辉，郭立刚.焦炉尾气制LNG 装置原料气压缩机的经济性选型探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（18）：122-124.[4]武秀伟.原料气压缩机填料接筒配氮气管改造运行总结[J].山西化工，2018，38（03）：79-82.[5]谢毅，刘利军，吴盛洪.低压甲醇原料气压缩机故障的原因分析与改进[J].氮肥与合成气，2018，46（05）：18-19+26.（上接第359页）￥5百度文库VIP限时优惠现在开通,立享6亿+VIP内容立即获取探究原料气压缩机温度高原因及处理石化技术359本文论述的原料气压缩机为多级离心式压缩机，某厂利用离心式压缩机，因为汽提塔内漏，开始停运，合成氨装置正常运行，两台循环水泵同时运行，水泵A发生出现接地盒爆的问题，电网晃电，两台电泵开始停运，循环水开始断水，开始启动水泵B，为了尽快恢复装置生产，原料气压缩机始终维持自循环工作状态，因为原料气压缩机回流管路温度比较高，管线表面温度不断提升，最终确定压缩机内部因为高温问题出现故障，需要立即处理。1 概述原料气压缩机的有关情况第 1 页原料气压缩机利用天然气进行压缩，为转化炉提供转化的原料，原料气压缩机为多级离心式压缩机，包括一个缸体和一段压缩，压缩机具备5个叶轮，利用平衡管平衡轴向力，利用串联干气密封的方式实施轴封。为了防止原料气压缩机发生喘振问题，可以将防喘振阀设置在工艺回路流程当中，机组开车过程中，防喘振阀处于全开状态，汽轮器处于最低工作转速，防喘振阀开始进入到工作状态，可以结合实际情况设置防喘振阀的模式，主要包括手动模式和自动模式，以生产要求调解防喘振阀的开度。机组停车包括正常停车和紧急停车。利用正常停车程序，需要将防喘振阀，降低汽轮机速度，点停车按钮，快速降低汽轮机转速，达到1000r/min之后需要按紧急停车按钮。在汽轮机工作转速状态下进行紧急停车，可以直接按紧急停车按钮，防喘振阀也会因此进入到紧急全开状态中，将水冷区器设置在防喘振阀回路上，这样有利于快速消散压缩机循环流量的热量。

大型滑溜水压裂体积压裂技术实施，以美国的Barnett 页岩的有效开发最具代表性，除了大幅度降低成本的水平井钻井和“工厂化”作业模式之外，储层改造的主体技术为：水平井套管完井+分段多簇射孔+快速可钻式桥塞+滑溜水多段压裂。实现体积压裂技术关键主要体现在以下几个方面。基本特点为：大液量、大排量、大砂量、小粒径、低砂比。主要技术参数为：水平段长1000~1500m，分8~15 段，每段分4~6 簇，每簇长度，簇间距20~30 m，排量10 m/min 以上，平均砂比3%~5%，每段压裂液量1000~1500 m，每段支撑剂量100~200 t，压裂液体系采用滑溜水+线性胶组合方式，以40/70 目支撑剂为主。目前最新文献报道表明：水平井的水平段越来越长，为1372~2134m；改造段数越来越多，为10~24段；段间距越来越短，约为90m；规模越来越大，每段使用2067m滑溜水、175 t 支撑剂。