澀北氣田鉆井工程提速、提效措施及成效

張存福 霍自成 周 平

1.中國石油青海油田公司概預算管理部 2.中國石油青海油田公司鉆采工藝研究院

1 氣田概況及開發(fā)難點

澀北氣田位于柴達木盆地東部，是中國陸上的大氣田之一，現(xiàn)已共計探明天然氣地質(zhì)儲量2 768.56×108m3，其中澀北一號氣田990.61×108m3、澀北二號氣田826.33×108m3、臺南氣田951.62×108m3。

為推進中國石油“加快青海天然氣發(fā)展，用3年時間建成100×108m3天然氣產(chǎn)能”戰(zhàn)略決策的實施，達到澀北氣田年產(chǎn)天然氣85×108m3的目標，需新鉆井474口，其中直井410口、水平井64口，低成本快速鉆井便成了該氣田實現(xiàn)高效開發(fā)的關(guān)鍵［1－2］。

1.1 地質(zhì)情況復雜，易發(fā)事故

澀北氣田的產(chǎn)層為第四系，鉆井過程中噴、漏、垮、卡事故多，主要表現(xiàn)如下：

1）地層疏松，成巖性差；泥質(zhì)含量高，易吸水后膨脹引起井眼縮徑、垮塌，從而造成下鉆遇阻、遇卡。

2）氣層埋藏淺，含氣井段長，井控風險大。氣層埋深介于405～1 746m，含氣層數(shù)多達88層，氣水關(guān)系復雜，起鉆時容易發(fā)生抽汲。

3）澀北地區(qū)分布淺部鹽漬巖土，發(fā)育淺層水溶氣，固井時易發(fā)生竄槽，固井施工難度大［3－4］，導致固井質(zhì)量合格率不足81%。

1.2 產(chǎn)能建設速度慢

澀北氣田井漏嚴重，2008年有34口井發(fā)生井漏，漏失鉆井液2 332m3，損失時間高達69.04d，平均單井損失時間1.87d。

澀北氣田平均機械鉆速13.03m／h，平均鉆井周期為27.55d，鉆井周期長。臺南氣田采用三層套管程序的直井平均固井作業(yè)時間為15.04d，占鉆井周期的54.75%；采用四層套管程序的水平井平均固井作業(yè)時間為23.65d，占鉆井周期的43.69%。由此導致氣田產(chǎn)能建設速度慢、成本高，投資效益低下。

2 鉆井提速、提效的措施及成效

針對該氣田開發(fā)中的難點，從2008年起，中國石油青海油田公司（以下簡稱青海油田）提出了“提速、提效、提素”（以下簡稱為“三提”）的工作目標，通過開展《澀北氣田安全快速鉆井及水平井工藝配套技術(shù)研究》［5］，借鑒其他油氣田的有效經(jīng)驗［6］，引入競爭機制，采取多種措施，取得了明顯的成效。具體做法和取得的成效詳述于下。

2.1 采用“8＋3”模式，引入競爭機制

2008年初，青海油田調(diào)動青海鉆井公司8部鉆機，另外，通過市場化運作從系統(tǒng)內(nèi)調(diào)用3部鉆機，采取“8＋3”（關(guān)聯(lián)隊伍8、市場隊伍3）生產(chǎn)組織管理模式，在公司與公司之間、井隊與井隊之間建立了良好的競爭機制。

2.2 開展配套技術(shù)研究，加強技術(shù)創(chuàng)新，推廣水平井鉆井技術(shù)

2.2.1 優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)

1）澀北一號氣田：表層套管下深，三層結(jié)構(gòu)井由400m優(yōu)化為200m、二層結(jié)構(gòu)井由400m優(yōu)化為300 m、套管鋼級由N80優(yōu)化為J55、壁厚由10.03mm優(yōu)化為8.94mm；氣層套管由177.8mm 優(yōu)化為139.7mm。

2）澀北二號氣田：表層套管下深由400m優(yōu)化為150m、氣層套管由177.8mm優(yōu)化為139.7mm。

3）臺南氣田：Ⅰ層系直井和Ⅱ?qū)酉邓骄捎脙砷_井身結(jié)構(gòu)，Ⅲ層系以下直井和水平井均采用三開井身結(jié)構(gòu)，Ⅴ層系、Ⅵ層系水平井采用四開井身結(jié)構(gòu)；直井氣層套管由177.8mm優(yōu)化成139.7mm。

2.2.2 優(yōu)選鉆井液體系

通過綜合評價，優(yōu)選鉆井液體系，在澀北氣田采用了兩性離子聚合物鉆井液、成膜低滲透聚合物鉆井液，并研發(fā)和試驗了鹽水聚合物鉆井液，提高了鉆井液的流變性能、降低了濾失量、增強了抑制性和潤滑性，滿足了澀北氣田鉆井的需要。

2.2.3 優(yōu)化固井工藝，提高固井質(zhì)量

表層套管應用內(nèi)插法固井，使用高黏隔離液，采用低溫早強水泥漿體系；技術(shù)套管采用早強防竄雙凝水泥漿體系，采用平衡壓力固井；氣層套管采用低密高強和增韌膨脹水泥漿體系，防竄防漏，其中水平井完井應用了管外封隔器＋A靶點以上注水泥的固井方式，實現(xiàn)了產(chǎn)層與上部井筒的封隔，避免了因固井質(zhì)量不好而造成天然氣上竄的問題。

2.2.4 優(yōu)快鉆井技術(shù)，縮短鉆井時間

取消表層標準和聲幅測井，單井縮短鉆井周期1d以上；通過優(yōu)選水泥漿體系，下表層套管候凝時間縮短24h、下技術(shù)套管候凝時間縮短8h、下生產(chǎn)套管候凝時間縮短24h，僅此一項就使單井鉆井周期縮短2d以上；加強各工序間的銜接，縮短搬遷與安裝時間；優(yōu)化鉆具結(jié)構(gòu)，使用簡易擴眼器和螺旋鉆鋌，預防縮徑；優(yōu)化鉆頭選型，強化鉆井參數(shù)提高噴射鉆井效率；水平井全部使用柔性鉆具組合，以加重鉆桿替代鉆鋌，避免大斜度井極易出現(xiàn)的粘附及鍵槽卡鉆等井下事故。

2.2.5 大規(guī)模推廣水平井鉆井技術(shù)

通過水平井鉆井技術(shù)攻關(guān)，成功推廣了長井段水平井鉆井［7］、雙臺階水平井鉆井、水平井優(yōu)快鉆井、割縫篩管完井等配套技術(shù)，近4年澀北氣田共完成水平井75口。其中水平井應用篩管＋管外封隔器＋套管完井技術(shù)，解決了固井水泥漿倒灌和射孔費用高的問題，有效地保護了氣層并降低了完井成本。

2.2.6 采取防漏預堵漏技術(shù)

通過對堵漏技術(shù)的研究，在澀北氣田采取預堵、靜堵相結(jié)合的方法，提高了鉆井速度、減少了材料消耗量、避免了因井漏造成的井眼坍塌、井涌及井噴等復雜事故的發(fā)生。

2.2.7 應用疏松砂巖取心技術(shù)

采用松散地層取心和內(nèi)襯管保形加壓取心技術(shù)［7］，使得取心收獲率超過90%。

2.3 強化生產(chǎn)組織和井控管理

2.3.1 強化生產(chǎn)組織管理，提高整體素質(zhì)

加強生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)［7－8］、細化井位安排、注重隊伍管理，形成了關(guān)聯(lián)隊伍與市場隊伍“比、學、趕、幫、超”的良好競爭局面，項目管理水平、施工隊伍素質(zhì)得到了全面提升。

2.3.2 加強井控制度管理

制訂了《澀北氣田鉆井井控安全管理要求》《東部天然氣鉆井井控措施》《澀北氣田產(chǎn)能建設工程監(jiān)督實施細則》3個管理辦法；強化設計管理、QHSE體系管理，提高設計的科學性和指導性，從源頭抓好井控安全工作。

圖1 2007年—2011年鉆井周期和機械鉆速對比圖

2.4 實施“三提”所取得的成效

2.4.1 鉆井速度大幅提升

區(qū)塊鉆井提速成果不斷刷新，總的鉆井平均機械鉆速由13.03m／h提高到41.39m／h；平均鉆井周期由27.55d降低至最低時的6.29d（圖1）。其中：直井平均機械鉆速由16.58m／h提升至46.49m／h；水平井平均機械鉆速由11.55m／h提升至31.92m／h；鉆機平均搬遷安裝時間由6.66d縮短至3.36d；直井電測遇阻率由35.48%降至27.27%，水平井電測遇阻率由32.76%降至16.67%；固井漏失率明顯降低，固井合格率達到100%，其中優(yōu)質(zhì)率提高到80.65%。

2.4.2 單井產(chǎn)量提高，鉆井投資節(jié)約

2.4.2.1 水平井產(chǎn)量提高3倍

水平井采用MWD＋LWD地質(zhì)導向鉆井技術(shù)，油層鉆遇率超過92%；割縫篩管完井技術(shù)的全面推廣，使單井產(chǎn)量大幅度提高，實現(xiàn)了氣井產(chǎn)量提高3倍以上的目標，其中臺H4－3井投產(chǎn)初期日產(chǎn)氣26.6×104m3，是鄰井直井產(chǎn)量的4.19倍［9］。

2.4.2.2 鉆井投資節(jié)約4.88億元

通過引入競爭機制，開展技術(shù)攻關(guān)，應用成熟配套技術(shù)及水平井鉆井技術(shù)，近4年澀北氣田3個區(qū)塊累計為青海油田節(jié)約投資4.88億元。

1）通過優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)、優(yōu)選鉆井液和水泥漿體系、優(yōu)化鉆頭選型號及鉆具組合，加強各工序間銜接，節(jié)約投資1.67億元（表1）。

表1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化效益情況分析表

2）為達到“少井高產(chǎn)”的目的，大力推廣水平井鉆井技術(shù)，節(jié)約投資3.21億元（表2）。

表2 推廣水平井鉆井技術(shù)效益情況分析表 萬元

2.4.3 項目管理水平和施工企業(yè)效益全面提高

在經(jīng)營管理上，采用總包經(jīng)營模式，按設計周期和定額結(jié)算，保持設計周期的相對穩(wěn)定，極大激發(fā)了施工企業(yè)的積極性，隊伍素質(zhì)得到全面提升，項目管理水平不斷提高［10］。

近4年鉆井隊伍累計節(jié)約設計鉆井周期51.61臺月，節(jié)約成本8 516萬元，實現(xiàn)了“甲乙”雙方互利共贏。

3 結(jié)論與認識

要實現(xiàn)“三提”成果提起來、保持住、可持續(xù)，必須堅持管理創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、機制創(chuàng)新，發(fā)揮定額管理的基礎性作用。

1）持續(xù)“三提”必須堅持引入市場競爭機制。引入市場競爭機制，有利于勘探鉆井資源的優(yōu)化配置、有利于促進勘探生產(chǎn)力水平的提高、有利于充分挖掘企業(yè)的管理資源，能夠避免“一對一”關(guān)聯(lián)交易帶來的工程造價、工程進度失控等弊端；充分發(fā)揮關(guān)聯(lián)交易隊伍、市場化隊伍，鉆探企業(yè)、民營企業(yè)之間的優(yōu)勢和特點。

2）持續(xù)“三提”必須堅持技術(shù)創(chuàng)新。近年來以高效PDC鉆頭為核心的鉆井提速配套技術(shù)取得顯著效果，空氣鉆井、充氣鉆井、復合導向鉆井和新型鉆井液技術(shù)有了長足的發(fā)展，持續(xù)“三提”必須加強成熟技術(shù)集成應用和創(chuàng)新，促進鉆井工程技術(shù)的全面發(fā)展和進步。

3）持續(xù)“三提”必須發(fā)揮定額管理的基礎作用。只有建立科學的定額周期和定價機制，發(fā)揮定額管理在鼓勵先進鞭策落后方面的基礎性作用，給鉆井施工方保留一定的周期富余空間，做到利益共享，才能激發(fā)鉆井施工隊伍的自覺性、能動性和積極性，最終實現(xiàn)甲乙雙方互利共贏的目標。

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