馬亮，雷月鑫，陸海寧

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

1 頁巖氣井口裝置介紹

井口裝置是海上油氣平臺油氣采收安全可靠的唯一通道，油氣從井下到井上油氣運輸?shù)牡谝坏揽刂圃O(shè)備，對平臺的正常安全生產(chǎn)起到了關(guān)鍵作用，特別是對頁巖氣的開采來講，對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連接裝置，同時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，對井下的套管柱進行固定。在鉆井的過程中，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，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密閉的環(huán)形空間，然后進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)方式進行洗井。

（3）防噴器。防噴器是在采油氣過程中修井、完井等作業(yè)過程中會用到的一個非常重要的裝置，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。其工作過程是利用氣壓推動活塞，帶動閘板關(guān)閉或打開，從而封閉或打開井口，達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，用來輸送流體物質(zhì)。

總而言之，頁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設(shè)備都處于良好的狀態(tài)，才能避免頁巖氣泄漏事件的發(fā)生，甚至危害周圍人的生命安全，影響頁巖氣的開采效率。

2 頁巖氣泄漏因素

在頁巖氣的開采過程中，因為開采所需要的零部件比一般采氣裝置較多，而引起頁巖氣泄漏的主要原因可分為以下幾點：①因為壓力、溫度、氣壓等條件都是不斷變化的因素，不好進行人為控制；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題；③加上一些年輕的員工工作經(jīng)驗尚且不足，相關(guān)的專業(yè)能力也有待提高，對一些設(shè)備的故障排查不到位。造成井口頁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 型密封圈的風化，使其關(guān)閉不嚴從而發(fā)生頁巖氣泄漏事件。因為頁巖氣的開采條件較為惡劣，對于開采設(shè)備的使用年限造成一定的影響，所以更容易造成頁巖氣的泄漏。

（1）腐蝕失效。在我國頁巖氣的開采過程中，因為頁巖氣中所含有的二氧化碳氣體或者鉆取過程中一些具有腐蝕作用的氣體在長期的開采過程中會對閥門、盤根、絲桿等設(shè)備的連接處造成嚴重的腐蝕，從而破壞整體環(huán)境的密封性。頁巖氣的生產(chǎn)過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)備一般會有防腐層破損、脫落、黏結(jié)力降低等后果。頁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)、溫度以及頁巖氣的流速等。

（2）外力破壞。雖然設(shè)備材料的腐蝕對頁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的。因為頁巖氣的戶外施工條件較為惡劣，長時間的風吹日曬、氣溫的忽高忽低對頁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)的工作人員沒有按照安全的操作流程進行，違規(guī)操作也成了破壞設(shè)備的因素之一。

（3）人為失誤。頁巖氣開采井口設(shè)備的操作使用與檢維修過程中，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)定的目標或超出可接受的界限，并產(chǎn)生不良的影響。對于物的不安全狀態(tài)可以通過日常監(jiān)控進行排查和控制，但是人在生產(chǎn)過程中是動態(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、責任心不強、精神不集中等。

3 頁巖氣井口裝置氣體泄漏安全防護

（1）防腐措施方面。因為我國的頁巖氣開采技術(shù)和設(shè)備都處于較為落后的階段，而在頁巖氣開采的過程中，氣體里面的二氧化碳極具腐蝕性，會嚴重腐蝕到井口的一些設(shè)備。所以，在頁巖氣開采的設(shè)計到運輸?shù)恼麄€過程都要提高抗二氧化碳的腐蝕的防護措施。比如，對運輸過程中的管道的材質(zhì)進行有效的更換，井口的設(shè)備盡量不要有突出的部分進而減少對其的腐蝕作用。從我國現(xiàn)階段的保護措施來看，最重要并且最有效的手段是對運輸頁巖氣的管道采取保護層覆蓋的方式，防止二氧化碳對局部設(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。在頁巖氣的開采中，設(shè)備的采購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)頁巖氣的具體壓力、溫度以及附近的施工條件進行考慮，然后選擇較為科學(xué)的合理的材料，對其結(jié)構(gòu)和連接方式、密封裝備等進行設(shè)計。對于井口作業(yè)中將要投入使用的新設(shè)備，必須在投入使用前進行耐壓試驗和耐氣試驗，必須各項指標都合格后才能進行生產(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關(guān)，不能有一絲一毫的閃失。采用先進的智能化控制技術(shù)，然后結(jié)合相應(yīng)的報警系統(tǒng)等其他先進的技術(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；在頁巖氣的開采過程中，相關(guān)的工作人員需要定期定時地對發(fā)力表、井口的總閥門、管道等設(shè)施進行檢查，必要時進行維修。

（3）人員誤操作方面。相關(guān)工作人員的專業(yè)技術(shù)在頁巖氣的開采過程中也是非常重要的，一旦工作人員出現(xiàn)操作不當?shù)膯栴}，就會直接引發(fā)頁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重性，提高自己的安全意識進行規(guī)范的操作，這是對自己負責，也是對同事們生命安全的負責。相關(guān)的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)積極組織工作人員進行有關(guān)知識的學(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)該加強風險控制和安全防護措施，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，當相關(guān)的工作人員遇到相應(yīng)的狀況時，可以找到科學(xué)合理的措施進行解決。在頁巖氣開采的過程中，因為各種各樣的因素會出現(xiàn)氣體泄漏、井涌等事故的發(fā)生，所以，在日常工作過程中，制定出詳細的應(yīng)急預(yù)案是非常有必要的。

4 結(jié)語

總而言之，我國對頁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，對于頁巖氣泄漏風險的防范還有待研究和提高。