浅析页岩气压裂施工的管线刺漏和规避措施

王鑫　姜振波

摘 要：该系统的应用杜绝了现场人员到高压区附近巡检的安全隐患，以及避免了因人员巡检次数限制，带来的严重刺漏。同时，在泵头盘根发生轻微刺漏时及时停车，能够减少因巡检不到位造成的严重刺漏，损坏铜套和柱塞。减少了更换铜套和柱塞带来的额外成本损失，也避免了因盘根严重刺漏造成泵头刺裂报废的情况。

关键词：页岩气压裂；管线刺漏；规避措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.099

1 页岩气压裂及其风险

（1）页岩气概况：页岩气在全球范围内分布广泛，且开发潜力巨大。20世纪90年代以来，美国、加拿大等北美国家页岩气勘探取得成效，开发技术趋于成熟。据测算，全球页岩气资源量约为456×1012m?。页岩气的勘探开发使美国天然气储量增加了40%。2010年美国页岩气产量接近1000×108m?，约占美国当年天然气总产量的20%，页岩气已经成为美国主力气源之一。国内页岩气的勘探开发尚处于起步阶段，但是发展迅速。是继美国、加拿大之后，第三个勘探开发页岩气的国家。目前已经在中国渤海湾及松辽、四川和吐哈等盆地发现了高含有机炭的页岩。据预测，中国页岩气潜在资源量大于30×1012m?，开发潜力巨大。

（2）页岩气压裂技术概况：页岩储层具有低孔特征和极低的基质渗透率，因此压裂是页岩气开发的主体技术。目前， 国内页岩气逐渐形成了以水平井套管完井、分簇射孔、快速可钻式桥塞封隔、大规模滑溜水或“滑溜水+ 线性胶”分段压裂、同步压裂为主， 以实现“体积改造”为目的的页岩气压裂主体技术。

（3）页岩气压裂的主要安全风险：页岩气压裂施工“高压力”“大排量”的施工模式给压裂施工带来相当大的的安全隐患，长时间、高压力的流体及支撑剂冲击会造成高压件提前老化，压裂作业中酸的使用更加加速了设备的腐蚀，这样一来压裂施工极易出现管线刺漏的情况。在全球范围内，对页岩气压裂施工过程中管线爆裂的预防措施尚没有非常好的规避措施；在国内对于这一隐患的排查逐渐摸索出三种主要的防控措施，并在实践中取得了较好的效果，大大避免了由于管线爆裂所造成的次生危害。

2 页岩气压裂管线防爆措施：

2.1 高清摄像头监控系统

在页岩气施工过程中，通过在现场架设高清摄像头，并将其与仪表车显示器相连接的方式，在仪表车内便可监控施工过程中高压管线的状态，通过高频词的观察，及时发现压裂施工过程中管线存在的刺漏现象并及时停止加砂和减低排量，刺漏严重的情况下停车整改，有效的避免了由于管线刺漏发现不及时导致的管线爆裂情况，降低了压裂施工的风险。

2.2 泵車摄像头监控系统

通过在泵车液力端安装摄像头的方法，避免压裂千型车出现侧压盖及盘根刺漏的现象。在泵车液力端柱塞运行部位的上方安装高清摄像头，通过集线器将多台千型车摄像头的影像集中显示在仪表车内的显示器上。安排泵工在仪表车内通过显示器观察各个千型车的运行状况，及时发现存在刺漏的车辆，降低了施工中由于车辆刺漏导致的对车辆的伤害，同时不需要人员在现场观察，降低了人员伤害的风险。

2.3 高强度安全绑带

页岩气压裂施工过程中管线承受着将近80Mpa的高压，即使通过以上方法可有效降低管线爆裂的危害，但是仍任存在一定的爆裂概率，为保证施工过程中现场人员的安全，防止管线崩裂伤人，在连接管线的过程中，在高压管线上缠绕蓝色高强度安全绑带，同时在接口部位利用红色较细的安全绑带打扣，蓝色安全绑带穿过红色绑带，再用卡环锁死。通过这种方式，即使出现意外的管线爆裂崩开现象，也可通过绑带的束缚不使管线甩出，可有效减小管线崩开后可能对人造成的伤害。

3 压裂施工存在较大影响

众所周知，页岩气压裂施工具有压力高、排量大、连续性、时间长的特点，单个平台同时进行压裂作业的压裂车多达15-18台。泵头在长时间高压力（作业平均压力达75Mpa以上）的流体及砂子打磨会出现测压盖刺漏、盘根刺漏、泵头刺裂等一系列问题，这些问题不仅会对正常压裂施工存在较大影响，而且带来相当大的安全隐患。

传统的压裂施工过程中泵车的运行情况由现场人员目视化判断，在页岩气压裂现场存在着压裂设备多、密、高压区层层隔离等特点，给现场人员鉴别压裂车运行情况造成很大障碍，不能及时有效的采取措施降低安全风险、减少设备磨损。

本成果是基于这一情况在压裂车的泵头液力端上部安装一个视频监控摄像头，通过网络信号传输到仪表车，在仪表车的显示屏上实时监控每台压裂车泵头运行情况的视频监控系统。

该系统由监控显示屏、刻录机、交换机、网络数据线和微型摄像头终端组成，每台摄像头由网线连接，通过传输网络信号到刻录机、显示屏，可以对每台压裂车液力端运行情况进行实时监控，该系统有单车监测、车组监测、单车巡检、视频刻录等功能，充分满足实际生产需要切存在安全稳定、成本小的优点。

4 总结

页岩气压裂施工由于压力较高，管线长时间承受高压，随时可能出现严重的管线爆裂现象，对人员的安全以及施工的质量造成重大的伤害和损失。通过在施工过程中不断地寻找方法，利用摄像头监控以及高强度安全绑带的束缚作用，有效的避免了在施工出现的管线爆裂以及车辆刺漏的现象，确保了现场人员的安全和施工的质量。