基于頁(yè)巖氣井口裝置泄漏風(fēng)險(xiǎn)分析及安全防護(hù)探究

馬亮，雷月鑫，陸海寧

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司遼河熱采機(jī)械制造分公司，遼寧 盤錦 124010）

1 頁(yè)巖氣井口裝置介紹

井口裝置是海上油氣平臺(tái)油氣采收安全可靠的唯一通道，油氣從井下到井上油氣運(yùn)輸?shù)牡谝坏揽刂圃O(shè)備，對(duì)平臺(tái)的正常安全生產(chǎn)起到了關(guān)鍵作用，特別是對(duì)頁(yè)巖氣的開采來(lái)講，對(duì)井下井口的任何不安全情況，都能很好地控制和預(yù)防。井口裝置主要包括采油樹和地面安全閥，而采油樹按外形可分為整體式和分體式。采油樹主要包括主閥、地面安全閥、翼閥、油嘴和各種儀表等。采油樹的主要作用有懸掛油管承托井內(nèi)全部油管柱的重量。

（1）套管頭。套管頭是井口裝置下端必不可少的一部分，也是在套管和其他裝置之間的一個(gè)連接裝置，同時(shí)也密封了油管套管間的環(huán)形空間，并承載套管的所有重量，對(duì)井下的套管柱進(jìn)行固定。在鉆井的過(guò)程中，套管頭可以和防噴器、油管頭等設(shè)備相結(jié)合，以防井噴事件的發(fā)生。套頭管按照不同的形式特點(diǎn)，可分為卡瓦式和心軸式不同結(jié)構(gòu)的懸掛器。

（2）油管頭。在套管頭和防噴器之間有一個(gè)叫油管頭的安裝裝置，它主要是由油管懸掛器和和油管四通組成。在鉆井完成后，油管頭的主要作用是懸掛油管柱，使油管和套管之間形成一個(gè)密閉的環(huán)形空間，然后進(jìn)行各種各樣的工藝作業(yè)。油套管懸掛油管柱的數(shù)量主要是根據(jù)采油氣工程施工的需要來(lái)決定的，既可以懸掛單根油管柱，也可以懸掛多根油管柱。油管四通的主要作用是可以觀察套管的壓力，也可以利用循環(huán)方式進(jìn)行洗井。

（3）防噴器。防噴器是在采油氣過(guò)程中修井、完井等作業(yè)過(guò)程中會(huì)用到的一個(gè)非常重要的裝置，它就安裝在井口的套管上，主要作用就是發(fā)生涌井等緊急事件時(shí)可以起到良好的控制作用，還可以防止各種原因造成的噴井事故的發(fā)生。夾板防噴器主要由殼體、側(cè)門、油缸、缸蓋、活塞、活塞桿、鎖緊軸、密封件、閘板等組成。其工作過(guò)程是利用氣壓推動(dòng)活塞，帶動(dòng)閘板關(guān)閉或打開，從而封閉或打開井口，達(dá)到開井和封井的目的。閘板防噴器可分為全封、半封、變徑和剪切四種閘板，以實(shí)現(xiàn)不同程度下的封井成功。

（4）井口循環(huán)三通。井口循環(huán)三通又叫管件三通，是管道與關(guān)鍵之間相連接的部分，它的材質(zhì)主要是鑄鐵、鑄鋼和鑄銅，用來(lái)輸送流體物質(zhì)。

總而言之，頁(yè)巖氣的井口裝置主要包括采油樹、套管、油頭管、防噴器、井口循環(huán)三通等重要作業(yè)設(shè)備，相關(guān)的工作人員必須保證每個(gè)設(shè)備都處于良好的狀態(tài)，才能避免頁(yè)巖氣泄漏事件的發(fā)生，甚至危害周圍人的生命安全，影響頁(yè)巖氣的開采效率。

2 頁(yè)巖氣泄漏因素

在頁(yè)巖氣的開采過(guò)程中，因?yàn)殚_采所需要的零部件比一般采氣裝置較多，而引起頁(yè)巖氣泄漏的主要原因可分為以下幾點(diǎn)：①因?yàn)閴毫Α囟?、氣壓等條件都是不斷變化的因素，不好進(jìn)行人為控制；②開采的設(shè)備也存在老化、腐蝕、外界環(huán)境的破壞等因素，安裝方面也存在著一定的問(wèn)題；③加上一些年輕的員工工作經(jīng)驗(yàn)尚且不足，相關(guān)的專業(yè)能力也有待提高，對(duì)一些設(shè)備的故障排查不到位。造成井口頁(yè)巖氣泄漏的主要原因是油層套管的磨損，法蘭螺旋的松緊程度不一，0 型密封圈的風(fēng)化，使其關(guān)閉不嚴(yán)從而發(fā)生頁(yè)巖氣泄漏事件。因?yàn)轫?yè)巖氣的開采條件較為惡劣，對(duì)于開采設(shè)備的使用年限造成一定的影響，所以更容易造成頁(yè)巖氣的泄漏。

（1）腐蝕失效。在我國(guó)頁(yè)巖氣的開采過(guò)程中，因?yàn)轫?yè)巖氣中所含有的二氧化碳?xì)怏w或者鉆取過(guò)程中一些具有腐蝕作用的氣體在長(zhǎng)期的開采過(guò)程中會(huì)對(duì)閥門、盤根、絲桿等設(shè)備的連接處造成嚴(yán)重的腐蝕，從而破壞整體環(huán)境的密封性。頁(yè)巖氣的生產(chǎn)過(guò)程中所腐蝕的一般是設(shè)備中的防腐蝕層的失效，遭到腐蝕破壞的設(shè)備一般會(huì)有防腐層破損、脫落、黏結(jié)力降低等后果。頁(yè)巖氣可以腐蝕開采設(shè)備的主要原因是開采壓力、氣體中含有具有腐蝕性質(zhì)的物質(zhì)、管道的材質(zhì)、溫度以及頁(yè)巖氣的流速等。

（2）外力破壞。雖然設(shè)備材料的腐蝕對(duì)頁(yè)巖氣的開采具有很大程度上的損害，但除了這一破壞，還有外力因素的破壞也是不容忽視的，比如，自然災(zāi)害的發(fā)生、人為因素的破壞等，對(duì)井口設(shè)備的破壞力也是不可預(yù)料的，影響力也是不可估計(jì)的。因?yàn)轫?yè)巖氣的戶外施工條件較為惡劣，長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)吹日曬、氣溫的忽高忽低對(duì)頁(yè)巖氣的泄漏也具有很大的影響。另一方面的人為因素，不僅包括相關(guān)的設(shè)備維修檢察人員進(jìn)行野蠻式的維修和檢查，造成了設(shè)備的損壞；還有就是相關(guān)的工作人員沒(méi)有按照安全的操作流程進(jìn)行，違規(guī)操作也成了破壞設(shè)備的因素之一。

（3）人為失誤。頁(yè)巖氣開采井口設(shè)備的操作使用與檢維修過(guò)程中，人的不安全行為往往是引發(fā)泄漏事故的主要誘因。事故致因理論證明，造成事故的直接原因中80%以上的事故都是由人的誤操作造成的，人為失誤是指人的行為結(jié)果偏離了規(guī)定的目標(biāo)或超出可接受的界限，并產(chǎn)生不良的影響。對(duì)于物的不安全狀態(tài)可以通過(guò)日常監(jiān)控進(jìn)行排查和控制，但是人在生產(chǎn)過(guò)程中是動(dòng)態(tài)的，不穩(wěn)定、不可控的。違章與失誤等操作都偏離了事物發(fā)展所應(yīng)遵循的客觀規(guī)律。在工作過(guò)程中產(chǎn)生失誤的主觀因素有技術(shù)差、不良習(xí)慣、僥幸心理、責(zé)任心不強(qiáng)、精神不集中等。

3 頁(yè)巖氣井口裝置氣體泄漏安全防護(hù)

（1）防腐措施方面。因?yàn)槲覈?guó)的頁(yè)巖氣開采技術(shù)和設(shè)備都處于較為落后的階段，而在頁(yè)巖氣開采的過(guò)程中，氣體里面的二氧化碳極具腐蝕性，會(huì)嚴(yán)重腐蝕到井口的一些設(shè)備。所以，在頁(yè)巖氣開采的設(shè)計(jì)到運(yùn)輸?shù)恼麄€(gè)過(guò)程都要提高抗二氧化碳的腐蝕的防護(hù)措施。比如，對(duì)運(yùn)輸過(guò)程中的管道的材質(zhì)進(jìn)行有效的更換，井口的設(shè)備盡量不要有突出的部分進(jìn)而減少對(duì)其的腐蝕作用。從我國(guó)現(xiàn)階段的保護(hù)措施來(lái)看，最重要并且最有效的手段是對(duì)運(yùn)輸頁(yè)巖氣的管道采取保護(hù)層覆蓋的方式，防止二氧化碳對(duì)局部設(shè)備的腐蝕，從而減少設(shè)備的使用壽命。

（2）設(shè)備管理方面。在頁(yè)巖氣的開采中，設(shè)備的采購(gòu)與安裝管理也是其中非常重要的一部分，相關(guān)的工作人員必須根據(jù)頁(yè)巖氣的具體壓力、溫度以及附近的施工條件進(jìn)行考慮，然后選擇較為科學(xué)的合理的材料，對(duì)其結(jié)構(gòu)和連接方式、密封裝備等進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于井口作業(yè)中將要投入使用的新設(shè)備，必須在投入使用前進(jìn)行耐壓試驗(yàn)和耐氣試驗(yàn)，必須各項(xiàng)指標(biāo)都合格后才能進(jìn)行生產(chǎn)和使用，相關(guān)的工作人員必須更加重視井口閥門裝置的安裝，它的密封功能一定要過(guò)關(guān)，不能有一絲一毫的閃失。采用先進(jìn)的智能化控制技術(shù)，然后結(jié)合相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)等其他先進(jìn)的技術(shù)，使相關(guān)的工作人員在操作室內(nèi)就可以掌握流量、流速以及壓力等信息的變化；在頁(yè)巖氣的開采過(guò)程中，相關(guān)的工作人員需要定期定時(shí)地對(duì)發(fā)力表、井口的總閥門、管道等設(shè)施進(jìn)行檢查，必要時(shí)進(jìn)行維修。

（3）人員誤操作方面。相關(guān)工作人員的專業(yè)技術(shù)在頁(yè)巖氣的開采過(guò)程中也是非常重要的，一旦工作人員出現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，就會(huì)直接引發(fā)頁(yè)巖氣泄漏的重大事故，所以，相關(guān)的工作人員必須明白事情的后果和嚴(yán)重性，提高自己的安全意識(shí)進(jìn)行規(guī)范的操作，這是對(duì)自己負(fù)責(zé)，也是對(duì)同事們生命安全的負(fù)責(zé)。相關(guān)的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)積極組織工作人員進(jìn)行有關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，提高工作人員出現(xiàn)緊急事件的反應(yīng)能力和處理事務(wù)的能力。相關(guān)的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)也應(yīng)該加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)控制和安全防護(hù)措施，并將任務(wù)科學(xué)合理地分配給相關(guān)的工作人員，不能讓員工疲勞或帶病進(jìn)行操作，以免發(fā)生不必要的事故。

（4）安全管理方面。企業(yè)高層管理人員應(yīng)該建立健全頁(yè)巖氣開采中的安全管理體系，完善這一系列的規(guī)章制度，必要的條款可以出版企業(yè)內(nèi)部的文獻(xiàn)，當(dāng)相關(guān)的工作人員遇到相應(yīng)的狀況時(shí)，可以找到科學(xué)合理的措施進(jìn)行解決。在頁(yè)巖氣開采的過(guò)程中，因?yàn)楦鞣N各樣的因素會(huì)出現(xiàn)氣體泄漏、井涌等事故的發(fā)生，所以，在日常工作過(guò)程中，制定出詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案是非常有必要的。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，我國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣的開采方式還不成熟，開采技術(shù)也比較落后，再加上頁(yè)巖氣的位置比一般氣體更深，這在一定程度上加大了開采的難度，所以，對(duì)于頁(yè)巖氣泄漏風(fēng)險(xiǎn)的防范還有待研究和提高。