页岩气加砂压裂高压管汇失效爆裂风险 控制措施研究与实践

随着页岩气平台井工厂化压裂施工启动,在大排量、高压力、长时间施工条件下,高压管汇失效爆裂大幅增加。为减少高压管汇在压裂过程中失效爆裂风险,运用故障假设、因果分析法从人的因素、物的因素、技术工艺、生产管理、工作环境5个方面分析事故的原因,提出了提升采购产品质量、修订完善高压管汇使用技术规范和管理制度、实施专业化管理、应用大数据管理高压管汇、优化现场地面高压管汇流程分配布局设计与联接工艺等高压管汇失效爆裂风险预防控制措施和失效后应急安全防护措施,建立了生命周期全过程、专业化的高压管汇失效爆裂防控与应急防护体系,实现风险可防受控。为页岩气压裂作业的安全提供了参考。     

加砂压裂中固体支撑剂对压裂管道的冲蚀磨损研究

为研究压裂高压管汇在大排量携砂液输送过程中的管壁冲蚀磨损问题,应用CFD方法及Fluent软件,建立了高压管汇主要管件三通管的冲蚀模型,基于数值模拟计算研究了冲蚀发生机理及位置,探讨了高压管汇的冲蚀特点。结果表明:压裂液流动方向变化区域存在严重的冲蚀现象,如主管与支管连接处;三通主管下游段,内壁冲蚀主要是来自支管的固体支撑剂在运动方向改变时对内壁低角度切削;管汇里越靠近井口的三通因为压裂液流量增加,主管下游段两侧冲蚀越严重。该研究结果可为管汇设计制造、关键部位检测等提供技术参考。     

HFL模型在海上压裂工艺过程风险评估中的应用

为有效降低海上压裂工艺过程事故发生的可能性,建立将危险与可操作性研究(HAZOP)、事故树分析(FTA)和保护层分析(LOPA)集成的量化风险评估模型(HFL模型)。阐述HFL模型的集成机理和分析流程。以海上压裂工艺过程高压管线危险性分析为实例,开展该模型的研究与应用。在运用HAZOP方法对危险源初步辨识基础上,构建高压管线超压的蝴蝶结模型(BTM),确定导致事故发生的9种风险因素和5种事故后果,并估算高压管线断裂事故场景的初始事件概率和剩余事故风险。结果表明,现有的独立保护层(IPL)即超压电子保护装置无法使事故风险达到可接受水平,需要通过增加新的IPL,即安装井口保护装置和泄压装置,提高压裂过程高压管线运行的可靠性,确保剩余事故风险处于可接受水平。     

高压管汇磁致伸缩导波缺陷检测模拟研究

针对高压管汇导波缺陷检测问题,基于磁致伸缩效应,借助COMSOL有限元仿真软件,建立高压管汇直管段的导波缺陷检测模型,探究导波的激励条件及缺陷检测效果,分析不同参数对缺陷附近磁感应强度分布的影响。研究结果表明:在频率为10 kHz的正弦电流信号激励下,可产生沿管道轴向传播的T（0,1）模态导波,并能辨别缺陷处的回波信号。改变缺陷的尺寸参数时,缺陷附近的磁感应强度随着缺陷深度增加呈增大趋势,随轴向宽度增加呈减小趋势,不同形状的缺陷对应的磁感应强度存在一定的差异;改变激励条件,磁感应强度均随激励电流、激励频率的增加呈不断增加趋势。     

页岩气压裂施工作业职业病危害因素及应对措施

<正>页岩气压裂是储层增产改造的主要途径,压裂作业工艺工序繁多,涉及专业技术种类多,因此页岩气压裂工艺选择时,除了考虑环境和安全风险外,还应考虑职业危害影响。压裂作业过程中存在诸多职业危害因素,如密集设备噪声、粉尘及有毒有害气体等危害因素,本文主要根据压裂作业中的职业危害因素,制定职业危害因素控制措施,以保障作业人员压裂施工的职业健康。     

井场作业人员应急疏散仿真研究

为了研究石油天然气开采作业过程中发生井喷或一氧化碳和硫化氢泄漏等突发事件时井场作业人员的应急疏散规律,以压裂作业为例,采用社会力模型,建立压裂井场模型,将压裂作业中压裂队、试油队和射孔队等作业人员按照常规工作区域分为5组,模拟了井喷失控时压裂井场作业人员撤离至应急集中区域的应急疏散过程。研究结果表明:仿真计算可以间接反映作业人员的真实疏散水平,可评估应急疏散效果;砂罐车附近的作业人员疏散用时最短,液灌附近的作业人员疏散用时最长,在通过狭窄区域时出现了拥堵现象。仿真计算结果可为井场设施摆放、临时房屋建设、应急集中区域选择等井场布置工作提供参考,可用于指导合理应急疏散方案的制订。     

辛置煤矿水力压裂卸压增透影响半径数值模拟研究

随着开采深度的增加,辛置煤矿瓦斯涌出量显著增大。为了提高瓦斯抽采效率,拟采用水力压裂卸压增透技术。理论分析了水力压裂对煤层的卸压增透作用,基于此利用RFPA模拟软件对辛置煤矿2-559回采工作面水力压裂卸压增透进行了数值模拟。研究表明,水力压裂主要在以下3个方面对煤体起到增透作用:使煤体卸压、提高煤层透气性;湿润煤体,增加塑性;改善瓦斯抽放环境。辛置煤矿2-559回采工作面水力压裂所需压力约为15MPa,压裂半径为5-6m,以此可以初步确定现场施工过程中水力压裂钻孔间距以不大于10m为宜。     

“最年轻”≠“我不行”

正北京市燃气集团高压管网分公司运行五所检修二班,是全市燃气高压管网最年轻的一线班组,但在检维修水平、班组管理等方面却都是"老手"。"先把帽子都戴上,"刚一到现场,北京市燃气集团高压管网分公司运行五所检修二班(以下简称"检修二班")班长马志凯就提醒大家,"安全是第一位的。"操作学习多管齐下     

泥浆含砂量对泥水盾构泥浆成膜性能影响的试验研究

为在高渗透砂卵石地层泥水盾构施工中确保开挖面稳定、保证施工安全,泥浆顺利成膜至关重要.依托京张高铁清华园隧道工程,采用自行设计的泥浆渗透试验装置,配制6种不同含砂量的泥浆,在与实际地层渗透系数相似的试验地层中进行渗透试验.对泥浆在渗透过程中的成膜类型、成膜质量、渗透深度、滤失量、闭气性能等相关指标进行分析,得到适用于高...     

用废弃件给氧气瓶“安家”

正北京燃气集团高压管网分公司工程二所作业五班(以下简称"作业五班"),利用废弃原料进行改造,制作出氧气瓶安放架。氧气瓶是手工作业过程中必不可少的用具,常为开天窗盖、切割堵板、断管等铁质切割作业及气焊作业等提供气源。根据北京燃气集团高压管网分公司的管理要求,在作业现场,氧气瓶应与其他压力容器按照统一标准管理,要求倾斜放置,并做好防滚动措施。     

小球藻处理压裂返排液过程中藻生物量积累的影响因素

为研究微藻处理油田污水过程中藻生物量积累的影响因素,将小球藻固化后在压裂返排液中培养,利用响应面法结合Box-Behnken设计建立连续变量曲面模型考察返排液稀释倍数、β-甘露聚糖酶、活性炭投加量对藻密度的影响.试验结果表明,3种因素与藻密度之间的二次多项回归模型方程显著性、拟合性良好,其中返排液稀释倍数对藻密度影响较大.3种因素对藻密度的影响有交互作用,其中β-甘露聚糖酶投加量与活性炭投加量之间交互作用较弱,返排液稀释倍数与β-甘露聚糖酶投加量之间交互作用明显,返排液稀释倍数和活性炭投加量之间交互作用最为显著.进一步优化小球藻处理压裂返排液条件为:返排液稀释倍数、活性炭投加量分别取3.2倍、50 mg/L,此时固化藻密度可达2.09 g/L,返排液COD(化学需氧量)去除率为47.32％.     

定向水力压裂裂隙扩展动态特征分析及其应用

为减少煤矿井下水力压裂卸压盲区,扩大压裂影响范围,提高卸压增透效果,在分析水力压裂起裂机理和裂隙发展特征的基础上,提出定向水力压裂技术,分析定向水力压裂过程中煤体的裂隙发展分布规律,并利用RFPA2D-Flow软件模拟了压裂的起裂、扩展和延伸过程,对定向压裂与非定向压裂的效果进行了比较。最后将定向水力压裂技术在平煤集团十二矿己15-31010工作面进行了现场应用,得出在27 MPa的水压下,单孔压裂有效影响半径达6 m;单孔瓦斯抽放平均浓度较未压裂时提高80%,平均流量上升了382%,取得了显著的效果,具有良好的推广应用价值。     

做新时代“敢担当、有作为”的燃气人——访北京市燃气集团有限责任公司高压管网分公司运行维护四所所长张健

正4月27日,2021年庆祝"五一"国际劳动节暨"建功‘十四五’、奋进新征程"主题劳动和技能竞赛动员大会在北京人民大会堂举行。会上,1 197名个人获得全国五一劳动奖章,其中就有北京市燃气集团有限责任公司高压管网分公司运行维护四所(以下简称"高压管网分公司运维四所")所长张健(图1)。作为我国工人阶级最高荣誉奖项的获得者,张健有着怎样的成长经历,     

泥浆泵高压液体伤人事故原因分析

1 事故发生概述 2008年1月22日上午8时,河南省地矿局第二水文地质队钻井公司5号机,在濮阳市南乐县民兴商业服务有限公司准备施工1200m的地热深井,机长带领职工对型号为TBW-1200／7B泥浆泵进行了开泵前准备工作。8时30分准备工作就绪,机长安排钻工启动泥浆泵,约2min泥浆泵周围工作人员就发现泥浆泵高压管未出泥浆便高喊关泵,但在泥浆泵没来得及关闭的瞬间,     

穿层钻孔煤巷条带水力压裂增透防突技术试验研究

针对突出煤层巷道掘进中瓦斯治理难题,打通一矿采用了穿层钻孔水力压裂增透防突技术。基于弹性理论和拉应力破坏准则,建立了穿层钻孔煤巷条带水力压裂起裂压力计算模型;在W2706S回风巷的底板瓦斯抽采巷中进行了压裂试验,考察了压裂前后瓦斯抽采效果。现场试验结果表明,压裂后掘进巷道瓦斯抽采量呈现先快速增加、后缓慢上升并保持稳定的变化规律;压裂后穿层钻孔单孔瓦斯抽采量、瓦斯抽采浓度分别是压裂前的1.24～5.61,1.4～2.27倍,W2706S回风巷平均每月的掘进速度增加了34.1%;掘进期间未出现超标现象,穿层钻孔煤巷条带水力压裂增透消突效果显著。     

井下穿层长钻孔水力压裂强化增透技术

为了提高井下低透气性煤层瓦斯抽采效果,提出井下穿层长钻孔水力压裂强化增透技术。根据水力压裂施工工艺和关键技术,将水力压裂过程分为准备阶段、高压注水阶段和保压阶段,重点阐述了封孔、试压、注水压裂、数据监测、保压、排水等关键技术。同时分析了长钻孔水力压裂增透机理,并进行了水力压裂强化增透试验。根据压裂过程中压裂参数变化规律,从煤储层参数和钻孔瓦斯抽采参数方面综合考察了试验效果。结果表明:压裂后煤层透气性系数提高了2.67倍,最大影响半径达到了58 m,抽采流量和抽采体积分数分别是普通压裂钻孔的24.4倍和10.27倍,最大压裂影响半径提高了2.32倍。     

多角度辨识压裂套管变形的失效影响因素

页岩气开发具有施工压力大、排量大、改造规模大的特点,使得压裂套管处于复杂力学环境中。挤压、剪切和弯曲等载荷共同作用,易引发套管挤毁变形,进而导致后续作业时井下工具下入遇阻。但目前研究多针对压裂套管的单一失效原因,难以保障其完整可靠性。鉴于此,针对页岩气大规模压裂作业特点,从不同薄弱位置（如垂直段、造斜段、水平段）、不同自身规格（如钢级、外径、壁厚）和不同约束条件（如内压、孔径、螺距）等多角度,系统辨识套管变形的失效影响因素。通过建立压裂套管三维模拟的有限元模型,分析套管内压变化引起套管应力、位移的变化规律及形态,明确套管变形的大小以及与载荷变化的关系,并揭示套管变形的位置及影响因素的临界值。结果表明:压裂套管的造斜段最大变形、水平段应力集中现象较为严重,属于危险脆弱点;且套管最大应力、最大位移随内压的增加而近似成线性降低关系。     

多角度辨识压裂套管变形的失效影响因素北大核心CSCD

页岩气开发具有施工压力大、排量大、改造规模大的特点,使得压裂套管处于复杂力学环境中。挤压、剪切和弯曲等载荷共同作用,易引发套管挤毁变形,进而导致后续作业时井下工具下入遇阻。但目前研究多针对压裂套管的单一失效原因,难以保障其完整可靠性。鉴于此,针对页岩气大规模压裂作业特点,从不同薄弱位置(如垂直段、造斜段、水平段)、不同自身规格(如钢级、外径、壁厚)和不同约束条件(如内压、孔径、螺距)等多角度,系统辨识套管变形的失效影响因素。通过建立压裂套管三维模拟的有限元模型,分析套管内压变化引起套管应力、位移的变化规律及形态,明确套管变形的大小以及与载荷变化的关系,并揭示套管变形的位置及影响因素的临界值。结果表明:压裂套管的造斜段最大变形、水平段应力集中现象较为严重,属于危险脆弱点;且套管最大应力、最大位移随内压的增加而近似成线性降低关系。     

高瓦斯低透气性煤层水力压裂数值模拟研究

针对高瓦斯低透气性煤层,采用RFPA2D-Flow软件,对水力压裂进行了数值模拟研究,再现了水力压裂过程中压裂孔周围裂纹的生成和扩展、渗透性和应力的变化。模拟结果表明：压裂过程中,裂纹规模和剪应力随着注水压力的不断增加而增大,并且剪应力的增加随着钻孔周围裂纹的扩展不断远离压裂孔,压裂孔周围的渗透性有了很大程度的提高,最大主应力和最小主应力随着注水压力的增加而减小。水力压裂的模拟结果对煤矿高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽采工作具有很重要的指导意义。     

砂状氧化铝技改项目安全管理特性及措施

砂状氧化铝项目是中国铝业公司改善氧化铝产品质量、提高市场竞争力的重大技术改造项目，在山西分公司有3个砂状氧化铝技术改造项目同时施工，与生产交叉进行，时间紧、任务重、技术含量高、点多面广，安全管理难度很大，但通过采取有效措施，就能够保证砂状氧化铝技改项目安全稳定、顺利地进行。