劉力新 徐崇海 虎元林 雷 英

(1、青海油田井下作業(yè)公司 青海 茫崖 817500)

(2、青海油田監(jiān)督監(jiān)理公司 甘肅 敦煌 736202)

前言

壓裂是利用高壓泵車組，將具有一定粘度的液體高速注入地層，形成裂縫，在注入的液體中加入支撐劑，以支撐縫面，起到疏通油層的作用。壓裂施工作為油田高危行業(yè)的典型，單車設(shè)備價(jià)值高，壓裂成本大。油水井壓裂在帶來高效開發(fā)的同時(shí)伴隨著高風(fēng)險(xiǎn)，具有造成人員傷亡以及巨大經(jīng)濟(jì)損失的潛在風(fēng)險(xiǎn)。青海油田地處柴達(dá)木盆地，海拔在2600-3000米之間，由于所處地理位置特殊，最高油井海拔達(dá)到3200多米。高原壓裂施工與其他油田存在地域差別，沒有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可借鑒，存在的風(fēng)險(xiǎn)比同行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)更大。如何加強(qiáng)對(duì)高原壓裂施工的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和采取相應(yīng)的措施顯得更為重要。本文就高原壓裂施工的前期準(zhǔn)備，施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)作簡(jiǎn)要論述，并提出相應(yīng)的措施。通過不斷摸索總結(jié)形成具有高原壓裂施工應(yīng)急管理的特色。

一、壓裂施工前期準(zhǔn)備工作的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

1.壓裂車組交通風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

青海油田油、水井分布在柴達(dá)木盆地不同區(qū)域，總面積達(dá)25萬平方千米。壓裂施工地處盆地內(nèi)沙漠、丘陵地帶，海拔高、路況差，風(fēng)沙大自然環(huán)境惡劣。壓裂車組前往施工地點(diǎn)大多為簡(jiǎn)易公路，交通事故是壓裂施工前期準(zhǔn)備的潛在風(fēng)險(xiǎn)之一。

根據(jù)油田所處地理位置，通過對(duì)壓裂車組在青海油田道路行駛中存在的安全隱患進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施：

①路況差出現(xiàn)砂窩及砂梁，地處高原沙漠路基疏松，造成車輛行走困難，簡(jiǎn)易公路路面窄，路基承重差。措施：正確判斷行駛路面的狀況，不熟悉的路段上行駛，延著原先的車印子走，沒有車印的地方，下車觀察清楚路面后再行駛，清理路面沙窩，用砂石填埋硬化路面。

②道路彎度大壓裂車車身較長(zhǎng)無法通過。措施：對(duì)道路進(jìn)行鋪墊，減小道路彎度。

③道路坡度大壓裂車自重達(dá)到30多噸，靠自身動(dòng)力無法到達(dá)井場(chǎng)。措施：對(duì)于坡度大的道路用挖掘機(jī)等設(shè)備牽引。

④壓裂車路上拋錨，阻礙交通。措施：定期對(duì)壓裂車組進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，歸檢小組定期對(duì)車組進(jìn)行歸檢，查出問題及時(shí)解決，長(zhǎng)途車進(jìn)行試車。

⑤壓裂車發(fā)生交通事故，在路面行駛有可能發(fā)生撞車、撞人及翻車等交通事故。措施：行駛車輛編隊(duì)行駛，嚴(yán)格控制車速，保持車距，復(fù)雜路段慢速通過

⑥由于壓裂車超高，有可能對(duì)低空懸掛線路、標(biāo)志進(jìn)行碰掛。措施：施工前踏勘道路，確定行走路線，避讓影響通行的電線等空中障礙物

⑦高原含氧量不足，易造成疲勞駕駛；空氣稀薄，風(fēng)沙大。措施：駕駛?cè)藛T充分休息保持體力，不疲勞駕駛；定期檢查更換空氣濾芯。

2.壓裂車組井場(chǎng)擺放的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

(1)由于壓裂施工現(xiàn)場(chǎng)人員多、設(shè)備密集，現(xiàn)場(chǎng)管理難度大。設(shè)備在施工中可能出現(xiàn)刺、漏、井口高壓等危險(xiǎn)因素，部分井場(chǎng)受地理?xiàng)l件的限制，道路及井場(chǎng)達(dá)不到施工壓裂作業(yè)占地面積的要求，遇到險(xiǎn)情設(shè)備、人員不能迅速撤離現(xiàn)場(chǎng)。車輛距離井口過近，壓裂儀表車、其他輔助車輛和儀器距離高壓區(qū)的距離較近，在施工中存在巨大風(fēng)險(xiǎn)。

(2)井場(chǎng)擺放各種車輛和壓裂罐，造成現(xiàn)場(chǎng)施工人員視野受到限制，部分井場(chǎng)未能留出車輛安全通道。井場(chǎng)安全標(biāo)示不完整，一旦發(fā)生事故，很難迅速逃生和得到及時(shí)救援，易升級(jí)為惡性事故。

(3)為減小井場(chǎng)以及道路的不規(guī)范帶來的風(fēng)險(xiǎn)，要求施工井場(chǎng)一般達(dá)到長(zhǎng)50寬50米，井場(chǎng)基本平坦無雜物，便于施工人員現(xiàn)場(chǎng)操作。各種車輛擺放便于施工，遇到緊急情況便于迅速整改和疏散，施工井場(chǎng)布置符合壓裂安全要求，配備專用消防和救護(hù)設(shè)施，施工時(shí)安排現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)。

3.壓裂管匯連接及井口裝置的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

(1)施工時(shí)壓力高、排量大。井口試壓超過90Mpa,排量最高超過8m3/min，管匯、井口試壓不合格或施工超過設(shè)計(jì)限壓。

(2)地處高原橡膠件容易干裂老化，密封處出現(xiàn)刺、漏。由壬未充分緊固或墊子壞；管匯老化出現(xiàn)爆管。

(3)井口螺絲未充分緊固；升高短節(jié)絲扣損壞；鋼圈或鋼圈槽損壞。

(4)升高短節(jié)、井口采油樹及附件在高壓時(shí)可能出現(xiàn)刺、漏等失控情況。

(5)根據(jù)套管頭井口裝置以及管匯在施工中所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，定期對(duì)高低壓管匯進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不合格的予以更換。流程連接合理便于施工和及時(shí)處理管匯刺、漏，在確定壓裂施工井位前，對(duì)井筒以及升高短節(jié)進(jìn)行試壓。采油樹附件使用前保證試壓合格，安裝時(shí)密封件耐壓符合要求，螺栓緊固平齊。采油樹的選型耐壓大于施工壓力，專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，出現(xiàn)泄漏先放壓再緊固處理。

二、壓裂施工過程的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

油水井壓裂施工現(xiàn)場(chǎng)，主要工序有：循環(huán)→試壓→試擠→壓裂→加砂→替擠→擴(kuò)散壓力。在施工過程中，存在的風(fēng)險(xiǎn)較多，具體見表2。

表2 壓裂風(fēng)險(xiǎn)列表

儲(chǔ)液罐井口√ √√ √√ √√ √√ √√√

1.高原壓裂施工的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

高原壓裂施工前充分考慮海拔高、空氣稀薄增加了設(shè)備符合的實(shí)際情況，施工人員反應(yīng)及操作相對(duì)遲緩，相同功率的設(shè)備施工能力降低。根據(jù)多年的施工經(jīng)驗(yàn)證明，海拔每上升1000米壓裂車功率下降10%。以1400型壓裂車為例，單車最大理論排量達(dá)到1.05m3/min，如果8臺(tái)壓裂泵車同時(shí)工作最大理論排量達(dá)到8.40m3/min，單車壓力在25.76Mpa以內(nèi)檔位在7檔時(shí)，實(shí)際最大排量0.735m3/min，如果8臺(tái)壓裂泵車同時(shí)工作最大實(shí)際排量達(dá)到5.880m3/min(實(shí)際數(shù)據(jù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工推論而得)。單車壓力在103.4Mpa以內(nèi)檔位在1檔時(shí)，最大理論排量達(dá)到0.33m3/min，如果8臺(tái)壓裂泵車同時(shí)工作，最大理論排量達(dá)到2.64m3/min，實(shí)際最大排量1.848m3/min(壓力72.38Mpa)。所以實(shí)際施工時(shí)根據(jù)需要，增加壓裂車和備用車數(shù)量，迅速提高排量保證壓裂的效果和成功率。

以2014年4月26日施工的坪1-2-2井為例。此次施工最高壓力84MPa，最大排量6.5m3/min，總液量846.80m3，凈液量777.80m3,共加砂69m3,平均砂比12.60%，在壓裂中，根據(jù)該井的壓裂設(shè)計(jì)和實(shí)際施工的需要，啟動(dòng)了備用壓裂設(shè)備，保證了排量的迅速提高，同比相同區(qū)塊，此次施工砂比最高，施工非常成功。施工曲線如下圖1

2.不同壓裂井的施工風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

壓裂作業(yè)施工，尤其是老井、重復(fù)壓裂井、大型酸化壓裂，工序復(fù)雜，極易造成井身結(jié)構(gòu)破壞、管線爆裂，發(fā)生卡鉆、砂堵油管、管柱斷脫、井下工具出現(xiàn)異常等工程事故，極易引發(fā)井噴事故和物體打擊事故。如果壓裂失控、壓裂管柱破裂或者井口、管線泄漏，極易發(fā)生壓裂液、有毒有害氣體和原油的泄露，污染大氣層和地表層，造成重大地面污染事故。

3.壓裂施工中出現(xiàn)異常情況的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

施工時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和安全交底操作，試壓達(dá)到設(shè)計(jì)要求，出現(xiàn)異常根據(jù)預(yù)案以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督要求調(diào)整參數(shù)。施工中隨著壓力的變化準(zhǔn)確判斷出地層是否壓開，及時(shí)調(diào)整排量、壓力參數(shù)。并且參照同區(qū)域及地層以往施工經(jīng)驗(yàn)，制定施工工藝應(yīng)急措施。

壓裂施工風(fēng)險(xiǎn)以及應(yīng)對(duì)措施：

①試壓時(shí)。存在井口刺漏、管線刺漏風(fēng)險(xiǎn)。若井口螺絲未緊固、升高短節(jié)絲扣損壞、鋼圈或鋼圈槽損壞，會(huì)發(fā)生井口刺漏，造成井噴、污染、傷人。措施：應(yīng)檢查絲扣完好，螺絲緊固，試壓合格方可施工。若由壬未砸緊或墊子壞、管線損壞，會(huì)發(fā)生管線刺漏，造成傷人、污染，措施：施工前檢查由壬連接處裝好墊子并砸緊。

②開關(guān)閘門時(shí)。若采油樹各部分試壓不合格，會(huì)造成采油樹閘門傷人，傷人、井噴。措施：施工前作業(yè)隊(duì)一定要保證采油樹合格。

③計(jì)量時(shí)。會(huì)因?yàn)楣廾婊斐捎?jì)量人員不慎滑落。措施：冬季計(jì)量時(shí)計(jì)量人員應(yīng)注意安全，做好防滑工作。

④施工時(shí)。存在高壓傷害、砂堵、火災(zāi)、毒氣中毒、井噴等風(fēng)險(xiǎn)。首先，高壓傷害的風(fēng)險(xiǎn)。若管線、井口不合格或超過設(shè)計(jì)限壓，會(huì)發(fā)生高壓傷害，造成人員傷亡。措施：應(yīng)檢查井口裝置是否合格，保證管線連接合格，施工中不允許超過設(shè)計(jì)限壓。其次，砂堵風(fēng)險(xiǎn)。主要由于壓力猛然提升，緊急停泵而造成砂堵，或者施工中某設(shè)備出現(xiàn)故障停泵，壓力排量降低，砂粒下沉，造成砂堵。措施：做好設(shè)備的檢修工作，出現(xiàn)問題應(yīng)立即整改，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。第三，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。由于油氣泄漏遇火源，動(dòng)用明火等會(huì)發(fā)生火災(zāi)。措施：隔離火源，搶救物資，緊急疏散，組織搶險(xiǎn)隊(duì)進(jìn)行搶險(xiǎn)。第四，毒氣中毒風(fēng)險(xiǎn)。在施工中出現(xiàn)H2S泄漏，而無監(jiān)測(cè)和保護(hù)措施，會(huì)造成毒氣中毒，人員傷亡。措施：備有醫(yī)療救護(hù)藥品，穿戴好防護(hù)用品。第五，井噴風(fēng)險(xiǎn)。若壓力超過設(shè)計(jì)限壓，壓力起降回升快，采油樹不合格等會(huì)發(fā)生井噴，造成人員傷亡設(shè)備損壞。措施：及時(shí)進(jìn)行救護(hù)，搶救人員及設(shè)備，減少環(huán)境污染。

三、結(jié)論和建議

1.提高人員素質(zhì)、規(guī)范操作規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)管理

員工是油井壓裂作業(yè)的主體，嚴(yán)格壓裂作業(yè)從業(yè)人員的選擇任用和培訓(xùn)，規(guī)范操作流程，使其能夠按規(guī)定上崗操作，減少人為失誤，降低因不安全行為引起的事故。壓裂前召開安全會(huì)議，并進(jìn)行技術(shù)交底，保證所有的現(xiàn)場(chǎng)人員都明確壓裂施工程序，明確安全逃生路線和集合點(diǎn)。達(dá)不到安全標(biāo)準(zhǔn)的井場(chǎng)堅(jiān)決不能作業(yè)。

施工現(xiàn)場(chǎng)除壓裂隊(duì)伍外，還有來自建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、作業(yè)隊(duì)等不同單位，施工前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，明確現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人，統(tǒng)一負(fù)責(zé)安全管理?，F(xiàn)場(chǎng)人員都應(yīng)清楚自己在壓裂施工中的職責(zé)和在應(yīng)急情況下的處理措施。在實(shí)施壓裂過程中，暫無施工任務(wù)的人員應(yīng)到指定集合點(diǎn)待命，壓裂過程中，要嚴(yán)格按照操作規(guī)程的要求進(jìn)行，高、低壓管匯吊裝、壓裂車并入管匯、砂罐車倒車等重點(diǎn)工序，必須由專人指揮方能進(jìn)行，提高操作的準(zhǔn)確性及可靠性，有效避免人員傷亡事故的發(fā)生。減少人失誤的可能性抓井控制度以及操作規(guī)程在崗位落實(shí)。

2.加強(qiáng)高原壓裂的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，不斷完善應(yīng)急預(yù)案

結(jié)合高原含氧量低，人員以及設(shè)備完成相等工作量負(fù)荷增大等特點(diǎn)，應(yīng)該從壓裂設(shè)計(jì)源頭的應(yīng)急管理，到不同井型、不同區(qū)域、不同海拔進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和識(shí)別，根據(jù)壓裂風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別進(jìn)行區(qū)別管理。

依據(jù)國家有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)以及高海拔的實(shí)際情況，針對(duì)壓裂前期準(zhǔn)備過程復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)施工中人員多、設(shè)備密集、受地理?xiàng)l件限制施工現(xiàn)場(chǎng)逃生困難等特點(diǎn)。制定和完善應(yīng)急預(yù)案。努力降低事故造成的人身傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境污染。做到科學(xué)有效的計(jì)劃和安排應(yīng)急救援措施。確保高效、簡(jiǎn)捷、實(shí)用的應(yīng)急處置，定期對(duì)應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行修訂和評(píng)審，保證生產(chǎn)安全的需要。

3.逐步建立高原壓裂應(yīng)急管理特色

施工單位應(yīng)根據(jù)高原施工人員生理特點(diǎn)，以及設(shè)備隨著海拔的升高出現(xiàn)負(fù)荷變化，建立并不斷完善壓裂作業(yè)配套的應(yīng)急預(yù)案，強(qiáng)化應(yīng)急演練的真實(shí)性，提高現(xiàn)場(chǎng)處理事故的應(yīng)急技術(shù)，做到每次施工前進(jìn)行應(yīng)急演練。主要對(duì)管匯刺、漏、爆管，以及井口附件遇高壓開裂等事故，熟悉逃生路線。通過應(yīng)急演練來減少事故發(fā)生帶來的損失。

青海油田壓裂隊(duì)伍屬于大隊(duì)制管理，應(yīng)逐步建立大隊(duì)常用應(yīng)急物資和裝備設(shè)施的儲(chǔ)備，二級(jí)單位建立應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫，儲(chǔ)備呼吸器、氧氣袋等設(shè)備，出現(xiàn)險(xiǎn)情做到物資共享快速送達(dá)。同時(shí)，應(yīng)建立可靠的通信聯(lián)絡(luò)與警報(bào)系統(tǒng)，加強(qiáng)與兄弟應(yīng)急救援機(jī)構(gòu)的信息溝通和交流，確保在應(yīng)急狀況下，及時(shí)得到救助，避免大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。為適應(yīng)壓裂施工隊(duì)伍不斷增加的現(xiàn)狀，逐步建立五級(jí)應(yīng)急體系(崗位、大隊(duì)、公司、油田、地方)，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，快速處置危險(xiǎn)。各級(jí)搶險(xiǎn)隊(duì)伍和資源實(shí)行聯(lián)動(dòng)，明確責(zé)任相互配合。

通過不斷的實(shí)踐和總結(jié)，結(jié)合油田高原油水井壓裂施工的特點(diǎn)，加深了壓裂施工的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，提出針對(duì)性強(qiáng)的高原油水井壓裂應(yīng)急處置方法。逐步降低壓裂施工帶來的風(fēng)險(xiǎn)。在工作中加強(qiáng)壓裂技術(shù)力量，培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才，把壓裂作為應(yīng)急管理體系的重要部分。用規(guī)范的操作，精準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)施工和指揮，來保證施工的順利進(jìn)行，減少施工風(fēng)險(xiǎn)。不斷完善應(yīng)急演練的策劃和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，提高現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急反應(yīng)速度和應(yīng)對(duì)能力。提煉出具有高原特色壓裂的應(yīng)急管理和快速應(yīng)急處置的理論用于實(shí)踐。高效應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情，為高原油田油水井的壓裂提供安全保障。

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