压裂的风险分析与安全对策探讨

张贵鹏

（大庆油田井下作业分公司，黑龙江大庆 163153)

石油产业开发为各行各业的发展都提供了巨大的原动力，对石油开发过程中的每一个环节都需要不断研究、改进，才能提升石油的产量及利用率，进而为我国的工业发展提供强大的支撑力。石油开发无论采用什么样的方式都离不开压裂这一道工序，而目前压裂工艺还有很大的改进空间，因此，对压裂进行技术改进工作刻不容缓，本文主要是从风险分析方面展开讨论。

1 压裂的风险分析

一般情况下，压裂这道工序都是通过水力等方式使得油气层产生一定的裂缝，这么做的目的是为了使石油在地表之下的流动环境得到改善，从而提高油井的产量。但是压裂作业的程序十分复杂，对环境、仪器等的要求也极为严格，因此压裂过程中存在许多风险，具体来看，可以从以下几个方面进行分析。首先便是人员、仪器设备需要相对集中这个问题，在进行压裂作业时，压裂车、混砂车、仪表车等以及相关的作业人员都需要集中在一个相对固定的区域内，对现场秩序管理的难度较大，稍有不慎便可能会产生混乱，导致安全事故的发生。其次，便是救援、逃生困难，这其实也是由于现场作业需要相对集中引起的，发生事故时由于现场大型设备多，不论是逃生还是救援都有一定的难度，同时，一旦发生事故，现场秩序势必会更加混乱，这无疑会使得救援难度更上一层楼。最后，由于场地限制，井场布置也常常会有一定的安全隐患。由于作业的特殊性，大多作业车辆需要在油井井场附近作业，由于这些场地本身就是高压区域，若是作业对象恰巧是大型酸化井或者是老井，出现管线爆裂、管柱断脱等事故的风险更是会加倍，一旦发生此类事故，大面积的人员伤亡便不可避免，除此之外，还会造成地表、大气污染，会对当地造成大面积的污染事故。

2 安全管理的重点环节

2.1 作业人员的管理

在施工之前，企业工程团队必须有目的的对设计人员进行培训，保障一线工作人员佩戴好安全物品之后，持证上岗，非本岗位的工作人员严禁进入高压区。

2.2 生产设备的管理

在使用压裂设备之前，工作人员首先应该检查该设备的各个系统，包括液压系统，气控系统，吸入排出系统，执行机构系统和故障诊断系统等，一旦发现问题及时处理，并且对仪表及时进行校正。

2.3 井场布置的管理

工作人员应该把压力施工现场进行区域划分，设立进口区，辅助区，低压区和高压区，并且明确各个区域的间隙，非本岗位的工作人员严禁入内，油井压裂的所有设备都必须在上风口，并且尽量与进口保持30米以上的距离。

2.4 试压工序的管理

工作人员应该用钢丝绳牢固固定住井口，并且还应该在高压管上安装安全法，保障生产安全，在结束上述工作之后，对高压管进行排空试压，时间应该保持在15分钟左右，发现没有侧漏现象之后再放空，明确最高压力，在施工过程当中避免超压操作，一旦出现超压问题应该立即停车。

2.5 施工过程的管理

施工过程主要包括循环，挤压，试挤，支撑剂和活动管柱等多个内容，再进行压裂施工时，工作人员应该保持统一的现场指挥操作，并且严格按照施工要求开展施工，明确各个岗位的技术要求，并且落实安全防范措施，减少施工故障的出现，在生产时还应该保存与生产相关的信息资料，例如险情情况，人员名单，培训记录，工作日志，安全维修记录等。当前油井压裂作业安全管理应该遵循我国所出台的SY6443-2000压裂酸化作业安全规定。

3 压裂过程中安全对策的探讨

3.1 准确判断油层裂缝形态

开展作业前，要对对油层破裂状态做出详尽的调查与分析，并以此确定本次作业的具体方式。首先，需要对油层的破裂梯度进行分析，破裂梯度简单来说就是破裂油层的压力与其中部深度的比，相关技术人员通过比值能够判断出破裂的难易程度，一般以0.16大气压/米时和0.23大气压/米时这两个数据为界限。下一步是观察产液剖面的变化，这主要是因为产液剖面在进行压裂作业的前后发生的变化是有一定区别的，其中判断裂缝形态的一项重要依据便是支撑剂的分布情况，产生垂直裂缝时，支撑剂会纵向分布情况，并且呈现出不均匀的分布状态，反之则为横向。产生垂直裂缝时，作业需要格外谨慎，因为此时支撑剂容易聚集到裂缝的底部，就会造成裂缝顶端极度缺乏支撑剂，可能会产生底部开裂，上端却发生闭合的现象。最后，便是勘察裂缝是否存在方向性见水，产生垂直裂缝时，从局部结构来看，裂缝的走向基本不会发生变化，此时的水平轴应力会与裂缝垂直，方向性见水现象就会出现在在水平轴应力最大的裂缝断面处。

具体的观察油层裂缝形态的方式主要有以下几种：①钻心取心观察法；②同位素示踪法；③测量井温法。

3.2 压裂技术的改进

对压裂技术进行改进，不仅能有效降低油田作业的风险系数，还能在一定程度上提高油气资源的利用率。分段压裂技术是目前使用频率最高的一种法，因此，笔者主要针对这个技术提出几点改进意见。首先是提高压裂技术的管理，技术的管理和控制会对最终成果产生很大的影响，只有严格控制管理技术施工，才能避免一些质量问题。技术管理首先要从设备和施工材料方面入手，首先是设备，必须要按照规定的温度和湿度等条件进行管理，其次要定期进行检修和保养，施工开始前，要对设备进行全面检查，其次是材料，要选择摩阻较低的压裂液和携砂能力强、适应实际地层的压裂砂，同时还要注意材料对环境的污染，确认材料后还要保证材料的质量达标。

控制设备设施的不安全状态：

①工作人员应该依据施工的耐压等级，明确施工设备和专业操作，并且定期对设备进行维修，保养，改造，处理和检查等，减少设备在故障条件下运行的情况，这种操作可以有效确保油井压裂作业的安全性。②安全检查是一种有效发现，施工过程当中存在的危险因素的方法，检测单位依据国家地方和企业标准的不符合程度来确定危害因素，安全检查可以及时了解油井压裂生产设备的工作情况，一旦出现问题就可以及时解决，保障生产可以安全进行。 ③ 工作人员应该按照我国的相关标准来布置压裂设备，并且保障施工现场内配置齐全的消防设施，一旦施工现场的化学药剂和机械设备出现了问题，这些消防设施可以在短时间内解决困难。 ④ 工作人员必须定期对设备的安全附件进行检修一段，发现附件出现了问题应该及时维修或者更换，减少问题出现的可能性。 ⑤工作人员应该依据相关标准对安全隐患进行排查，并且对隐患情况进行评级，明确隐患治理措施，并且对其进行有效解决。

3.3 规范作业人员的行为

要想实现施工安全，就必须要认识到作业人员的重要性。首先要对技术人员、管理人员进行相关培训，这样做一方面要从提高人员的专业技术水平上入手，另一方面，要加强对人员的思想教育，提高所有人的安全意识与责任意识。特别是管理人员和安全设备管理人员，必须要认识到加强设备管理的重要性，在充分的考虑实际情况后，建立健全安全管理制度。与此同时，对质检人员以及维修人员的培训也同样不能忽视，对设备进行全面的检查，并实行对科学的保养与维护，确保设备的状态良好，能够安全运行。同时，还可以进行一些考核活动，建立适当的奖惩机制，以提高员工对安全重要性的认识，只有考试合格的人员，才能进入到施工现场；对于考核没有达标的人员，应当继续进行学习，直至达到安全操作的标准后，才可以开展工作。

3.4 建立健全备案制度

细数从前发生的安全事故，可以发现有一部分事故起因是运用了劣质的设备和材料，因此，施工单位必须要严格遵守相关的规章制度，按照规章要求做好产品登记，一旦发现没有进行备案的设备要即刻停封，从施工场地中撤出。除此之外，还应当对机械设备的使用情况、安全情况等都进行建档，对设备的维护与检查等做出记录，对于超出使用期限的设备进行报废处理，确保每一台在使用的设备始终处于良好的运行状态。这样能够更加全面、系统的了解机械设备的磨损程度和安全情况。此外，还要做好设备的维修与保养计划工作，对于电气系统等重要部分，要实行重点的检测与维护。

3.5 建立安全管理制度

结合各种作业施工的特点，建立质量管理体系，建立健全安全、健康、环保的管理体系，预防各种安全事故的发生。建立施工现场的安全隐患的排查及治理的制度，可以通过建立奖惩制度，来激发事故工作人员的积极性，及时发现作业施工中存在的安全隐患问题。当然，完善施工设计的审批程序也十分重要，通过科学的分析，结合实际情况，选择最佳的压裂作业的设备及设施。除此之外，还需要建立监督管理制度，比如在施工现场设立一名专职安全监督人员，安全监督人员应当对施工流程、专业技术掌握得更加深刻，这样才能更好地发挥现场安全监督的作用。

3.6 提高应急处理水平

井喷以及井涌等现象都具有一个共同的特点，就是突发性，因此，作业现场的作业人员的井控事故应急处理-水平与作业现场的安全事故能否得到快速有效的控制关系密切。为此，作业实施前首先要做好某油气井可能发生的井控事故的应急预案，同时，还要加强对施工人员的事故应急处理演习，在平日里，要定期模拟现场可能出现的安全事故，以此来不断的提高工作人员的应急处理能力。力求在作业现场发生安全事故时，工作人员能够做出快速、正确的反应，将事故的影响控制到最小。

4 结语

作为我国经济社会发展的重要原动力之一，石油是经济发展不可或缺的一部分，压裂是石油开采的一个关键步骤，但是在进行压裂作业时需要运用到大量设备，而且作业环境复杂，作业难度高，工作人员必须做好安全管理工作，减少石油开采过程当中的安全隐患，才能推动我国石油行业的持续发展。希望通过本文对压裂作业的风险分析和安全管理措施的探讨，能够提高井下作业施工的安全系数，避免发生安全环保事故。