页岩气压裂高压管汇失效风险分析及防控措施

1、 页岩气压裂高压管汇失效风险分析及防控措施 摘要：目前，社会进步迅速，我国的各行各业建设的发展也有了改善，在富有机质泥页岩及其夹层中，页岩气以游离或者吸附的形态存在，由此可见，页岩气与常规能源是不同的，它具有自身的特殊性，所以在对其进行开发与利用期间，与常规能源的形式也不尽相同，甲烷是页岩气的主要成分之一，它具有清洁性这一特点，属于高效能源资源。现阶段，美国对于页岩气能源开发进行了积极的研究，并且发明了一系列的先进技术，这对于世界页岩气市场来说都是至关重要的。关键词：页岩气压裂；高压管汇；失效风险分析；防控措施引言在页岩气井水力压裂作业中，需要并联多台压裂车同时作业，导致含有大量弯头的地面高压

2、管汇布置安装复杂，再加上高压作业的特性与压裂液含有颗粒，导致高压弯头冲蚀磨损现象严重，极大地缩短了高压弯头的使用寿命。弯头作为转折结构，存在非常普遍的冲蚀磨损的状况，因此弯头相比于直管、法兰、节流阀等其他水力压裂构件平均寿命较低，从而限制了全部压裂机组设备的可靠性和实用性。1对滑溜水压裂液的发展历程进行具体分析我们将极少量的减阻剂、表面活性剂、黏土稳定剂，以及合理量的支撑剂加入到清水当中，滑溜水压裂液由此产生，我们在工作当中，也把它叫做减阻水压裂液。早在1950年这种减阻水方式就被应用到了油气藏压裂中，但是由于后期交联聚合物凝胶压裂液的出现，减阻水压裂液逐渐在人们视野中淡去。我们近年来通过不断

3、的调查与探究，可以了解到，由于人们对能源需求的增加，非常规油气藏的开采技术得到了飞速发展，而减阻水压裂液也再次回到了人们的视野，被得以强化与完善。美国的学者在探究期间，对传统减阻水压裂液进行了完善，从而发现这种压裂液对于页岩气能源的开发，具有重要意义。但是我们通过数据的分析可以了解到，早期减水阻压裂液中是不含支撑剂的，但是在实际应用期间，裂缝倒流能力明显不足，由此加入了支撑剂。现阶段，页岩气压裂施工中使用的减阻水压裂液成分，主要就是水与支撑剂，其含量在总比中占到了百分之九十九，而其余添加剂则只占总比的百分之一左右。2重要性随着油气开采技术的不断提高以及资源需求量的增加，页岩气因其资源丰富、潜力

4、巨大受到越来越多的关注。我国的页岩气储量预测达301012m3，虽勘探开发尚处于起步阶段，但发展迅速，涪陵、长宁等气田相继实现了工业化开发。不同于常规天然气，页岩储层多为超低孔超低渗的致密多孔介质，须利用水力压裂技术改造储层才能有效开采。压裂作业属典型高压作业，地面设备、管线内部承压普遍在70100mpa，极端条件下甚至会超过130mpa，且作业现场人员设备密集、工况恶劣，一旦发生事故，极可能造成严重的人员伤亡和财产损失。目前国内外针对压裂施工作业过程中安全风险的研究较少且多为定性分析。国内方面，从压裂井场布置、人员与设备集中、救援与逃生等角度分析了油井压裂施工中的安全风险，从安全管理角度指出

5、了压裂过程中的防控重点，从高原特有的含氧不足、设备易老化等角度分析了高原油田压裂过程中的风险，对气井压裂过程中的井控、施工设备移动、高低压管线连接等风险进行了定性分析。上述研究均未对压裂管汇失效后的后果及影响范围进行定量计算及分析。利用势能转化模型研究分析了刺漏液体的辐射范围，但该模型假设流体为单一液相，未考虑支撑剂颗粒以及空气摩阻的影响。国外方面，大多围绕页岩气压裂过程中的异常工况预测开展研究，缺乏针对压裂施工作业中管汇失效风险的分析与研究。3优化措施分析3.1水平井多级滑套封隔器分段压裂技术此项技术是经过井口落球系统的操控滑套，然而原理和直井应用的投球压差式封隔器却是类似的，具备着施工的时

6、间短、成本低这两个优势。重要的是每一个环节滑套的掉落和所控制的级差，因为级数越多，从而要求滑套控制就要越准确，同样的也给施工的风险也带来了更高的要求。此项技术应用的是机械式封隔器，先点适合用在套管完井上面。因为此项封隔器是必须要应用到压力坐封以及工具坐封，由于在过程中工艺非常繁杂，同时下人工具串次数比较多，关于水平井施工的风险也是同等比较大的，如果其中任意一个环节处置不妥就很容易的引起此次施工失败，从而造成大修。如今因为可钻式桥塞分隔技术的应用在现代社会很少使用，该技术的应用也同时在逐年减少。3.2水平井膨胀式封隔器分段压裂技术因为水平井的开发是比较特殊的，其中部分的水平井裸眼如果完井，一般的

7、封隔器是不能满足往后的压裂施工的相关需要，因而给此项研制又开发了遇油或者遇水膨胀式封隔器。膨胀式封隔器同时也叫反应式封隔器，是用一种独特的可膨胀橡胶材料径直的硫化在套管的外面壁上，这种工作原理是因为封隔器下入井底在预定的位置定位后，碰到油气或者水后的可膨胀橡胶会很快速的膨胀起来，然而橡胶膨胀到井壁的位置以后，连续膨胀从而发生接触性应力，最后就完成密封。因为膨胀胶筒会在井下遇油以及遇水自动膨胀坐封，胶筒膨胀以后可以适合不规则的井眼样式，最后紧贴井壁来完成分层分段的工作。因为胶筒膨胀以后就不再收缩，会一直紧紧的依附在井壁上，以此来确保坐封质量是否合格。由于此项技术是具备可靠性高和成本以及作业风险低

8、，压裂后会比较快速转入试油投产等优势，因此如今在国外也是得到了大规模广泛的应用。3.3水平井水力喷射分段压裂技术这项技术主要是以集射孔与压裂以及封隔为一体的新型增产的改造技术。运用水力喷射的工具来实行分段压裂技术，可以不用封隔器与桥塞等工具，从而达到自动封堵以及封隔准确的特性。水力喷射分段压裂技术能够选择油管以及连续油管来当作压裂技术的作业管柱工具，其方法的运用范围非常广，同时套管完井和筛管完井以及裸眼完井也是非常适合的。其中，施工的工艺可以分为托动管柱式以及不动管柱式，然而不动管柱式运用的喷射器是滑套式喷射器，由此能够达成多级压裂，另一种托动管柱式的好处就是连续拖动施工管柱以此来节约出更多的

9、时间，些工艺也降低了施工成本。此外因为依赖水力喷射孔要定位准确，因而压裂目的性非常强，也同时对改造层段的控制性也非常高。3.4水平井多井同步压裂技术另外一项重要页岩气储层改造技术就是同步压裂技术了。此种技术是让两口或更多的相邻井之间同时使用多套车组来实行分段多簇压裂，也可以相邻井之间实行拉链式交替压裂，能够使储层的页岩经受着更高更多的压力，加强邻井之间的应力干扰，因此来产生出更复杂的裂缝网络，最后转变近井地带区域的应力场。此种繁杂的裂缝网络依赖扩充裂缝密度以及裂缝壁面表面来形成三维裂缝网络，扩充压裂改造的波及体积，因此来提升产量以及更高的采收率。结语总之，页岩气压裂技术在国内固然多种而且技术也在不停的完善，页岩气在全球分布同时也很广泛的运用，具备着很大的开发潜力，也等待着去开发更多的。但是现目前页岩气压裂技术确应该需要着更大更强的突破，所以在现在进行的页岩气压裂技术开采过程中始终是存在更多而且很大的挑战，同时对压裂技术也有着更大的开发。由于国外的压裂技术同时通过多年来的不断发展，如今而言拥有着比较先进的技术，但这也同时给我国页