林 蕾

（中国石油集团长城钻探工程有限公司压裂公司，辽宁盘锦 124000）

0 引言

目前国内各大油气田的开采已陆续进入中后期，压裂成为油气井增产稳产不可或缺的一项重要措施。压裂作业主要是将混合均匀的携砂液体通过压裂泵车加压后注入到相应地层，进而起到改造地层的目的。施工过程中，高压管件主要负责输送加压后的压裂液体。

现阶段常用的高压管线长度有6种规格，分别是0.5 m、1 m、1.5 m、2 m、3 m和5 m，可以在现场根据实际需要进行选择。高压管件选定后，就得进行管线的现场连接，从作业井口到地面再到压裂泵车，一条支路一般会有25～30个连接节点，每个节点都需要进行紧固。以往的紧固方式是采用18磅（8.165 kg）的大锤敲击由壬头的翼形螺母，一个节点需要敲击十多次才能满足试压要求，一条支路连下来往往需要三四个人轮流敲击，劳动强度大、危险系数高，费时费力。而且，敲击的过程对高压管件也造成一定损坏，带来安全隐患，降低使用寿命。

针对传统敲击作业的各种弊端，特意研制一种高压管件扳手，扳手制作简单，使用方便，利用杠杆原理进行安装和拆卸作业，省时省力。

1 压裂高压管件简述

常用的高压管件有整体直管、活动弯头、岐形三通、T形三通、旋塞阀、单流阀等，最高耐压值一般在15 000 psi（105 MPa）和 20 000 psi（140 MPa），由壬连接螺纹的规格型号一般是Fig1502或Fig2002，常用高压管件的尺寸是2英寸（5.08 cm）和3英寸（7.62 cm）。105 MPa管件一般应用于常规油气井压裂作业，140 MPa管件主要应用于非常规页岩气井压裂作业。

根据井场大小和施工规模选择所需的高压管件尺寸和数量，常规压裂作业一般采用单支路或双支路管线就可以满足需求，大型水平井或页岩气井压裂作业需要连接四支路或六支路管线（图 1、图 2）。

2 高压管件传统安装与拆卸方式及其弊端

高压管件的传统安装与拆卸方式主要依靠敲击作业，为保证在试压期间和施工过程中管件的不刺、不漏，通过人力将由壬头拧紧后，再使用大锤对翼形螺母进行紧固（图3）。有时因管线不平或连接处干涩，还需要用大锤连续敲击多次，费时费力。此外，高压管件由壬头的翼形螺母被敲击的频次越多，越容易产生变形（图4）。

传统安装与拆卸方式的弊端主要有2个：①需多人轮流敲击，劳动强度大，危险系数高，费时费力；②连续敲击对管件本体造成损害，翼形螺母易变形，降低管件使用寿命。

3 高压管件扳手的设计与实践应用

通过研究翼形螺母的结构特点及尺寸大小，结合压裂现场管件使用的工况，制作一副高压管件扳手（图5）。并在压裂作业现场，对研制的高压管件扳手进行实践应用（图 6）。

安装步骤：①将管件由壬头的公头和母头用手拧紧；②将扳手的头部与翼形螺母进行咬合；③顺时针用力转动扳手的手柄，直至转不动为止。拆卸步骤与安装步骤相反。

高压管件扳手的应用优点：①代替大锤进行敲击作业，降低劳动强度和危险系数，省时省力；②制作简单，使用方便，研制成本低；③充分保护由壬头翼形螺母，延长管件使用寿命。

图1 单支路管线压裂作业

图2 四支路管线压裂作业

图3 传统安装与拆卸方式

图4 变形的翼形螺母

图5 高压管件扳手结构

图6 高压管件扳手的现场应用

4 小结

高压管件扳手是在实践当中通过不断摸索、总结而研制出来的，前后多次更改设计图纸，确立最终设计方案。扳手在压裂作业现场应用2年多，效果明显，在预测施工压力较高的情况下，还能使用铁管延长手柄进行加固，再用大锤敲击3～5次即可满足实际需求。该扳手使用和携带方便，具有推广价值。