元壩超深井鉆井成本合理控制技術(shù)及對策

李莎莎 吳建忠 章成東

（1.中國石化西南油氣分公司，四川 成都 610041；2.中國石油西南油氣田公司天然氣經(jīng)濟(jì)研究所，四川 成都 610051）

0 引言

元壩氣田位于四川盆地東北部的廣元市蒼溪縣、閬中市及巴中市境內(nèi)，為縱向多氣藏組成的大型“三高”氣田，目前中國石化在進(jìn)行大規(guī)模開發(fā)。截止2012年底，完鉆井39口，正鉆井12口，測試井26口36層，20口井獲工業(yè)氣流，是繼普光氣田之后中國石化天然氣增儲上產(chǎn)的重點區(qū)塊，勘探開發(fā)潛力巨大。但該氣藏具有超深、高溫、高壓、物性較差且非均質(zhì)性強(qiáng)等特點，部署開發(fā)井大多為大斜度井、水平井，開發(fā)難度大、風(fēng)險高，較高的鉆井成本成為制約該地區(qū)高效開發(fā)的瓶頸。通過分析該區(qū)域超深井鉆井投資構(gòu)成，研究鉆井成本的影響因素，提出合理控制鉆井成本的技術(shù)對策及管理方案，為元壩氣田進(jìn)一步高效開發(fā)提供技術(shù)支撐。

1 鉆井成本影響因素分析

1.1 鉆井投資結(jié)構(gòu)

元壩超深井鉆井成本主要包括鉆前費用、鉆井費用、測井費用和錄井費用4個部分。鉆前費用包括征租地、井場平整等費用；鉆井費用包括鉆井工程、固井、泥漿服務(wù)等費用；測井費用包括中途電測、完井電測等發(fā)生的費用；錄井費用包括地質(zhì)錄井、綜合錄井、氣測錄井等費用。統(tǒng)計前期9口井投資預(yù)算，鉆井工程占91.46%。按國際慣例［2］，元壩超深井采用鉆井公司總承包模式。鉆井投資結(jié)構(gòu)分為鉆前工程費用、鉆井公司承包費、工程設(shè)計費、監(jiān)督及現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)、套管及附件費用等。在實際施工時，受施工難度、鉆機(jī)類型、新技術(shù)新工藝應(yīng)用、復(fù)雜情況等制約，鉆井成本與預(yù)算差異較大。如YB103H井，實際與預(yù)算金額相差較大，由于鉆井工作量增加而導(dǎo)致費用增加近4 500萬元。

1.2 影響因素分析

1.2.1 周期因素

鉆井設(shè)計時預(yù)測周期主要依據(jù)鄰井資料并結(jié)合鉆井技術(shù)綜合確定，實際施工過程中往往因鉆遇氣層、水層、漏失層導(dǎo)致周期延長，結(jié)算成本與造價預(yù)算存在一定差異。根據(jù)完鉆井情況，實際與設(shè)計的鉆井周期平均相差155 d，單是鉆機(jī)費用就相差1 900萬元。

影響鉆井周期的因素主要有4個方面：① 受復(fù)雜工程地質(zhì)特征制約，處理井漏、卡鉆等事故時效平均占9.31%，其中YB103H井第四次開鉆斜導(dǎo)眼2次壓差卡鉆損失約291萬元；② 受地層、工藝限制，鉆井工藝技術(shù)未達(dá)到預(yù)期效果，造成了鉆井投資高，延長了作業(yè)時間，其中如YB10-側(cè)1井4次側(cè)鉆，YB124-側(cè)1井5次側(cè)鉆才成功；③ 施工銜接不夠緊密，停待、特種作業(yè)時間長，已完鉆井的平均特種作業(yè)時間占到了153 d；④ 其他不可控因素（地震、洪水、暴雨等）的影響，如受5.12汶川地震影響，為確保安全，組織多口井停待。

1.2.2 材料因素

由于該區(qū)域目的層超深，鉆井施工過程中材料消耗大，體現(xiàn)在：① 管材用量大，管材設(shè)計需考慮H2S、CO2和地層水的腐蝕；嘉陵江組存在膏鹽層，需考慮使用厚壁套管提高抗擠強(qiáng)度；斜井段需考慮套管磨損。以完鉆井深為7 500 m的水平井為例，按裸眼完井考慮，需要套管1 281 t，各種鉆具10 000 m以上；② 固井材料耗量大，每口井需水泥漿850 t，各種外摻料和添加劑450 t，沖洗液、隔離液92 m3；③鉆井液材料耗量大，鉆井液應(yīng)滿足鉆井正常循環(huán)、加重、堵漏等需要，往往儲備1.5～2倍井筒容積的加重漿，配制的鉆井液量較多，進(jìn)入目的層前還需要儲備足夠的加重材料和堵漏劑。第二次開鉆、第三次開鉆常需轉(zhuǎn)換鉆井液體系。以完鉆井深為7 500 m的水平井為例，需準(zhǔn)備各種鉆井液材料5 470 t，儲備加重鉆井液約1 000 m3；④油料消耗量大，按ZJ70鉆機(jī)每天消耗5 t柴油，ZJ90鉆機(jī)每天消耗6噸柴油計算，17口深井平均鉆井周期539.42 d，平均單井消耗柴油2 724.78 t，柴油售價按8 000元／t計算，單井消耗柴油2 179.83萬元。

1.2.3 特殊工藝應(yīng)用因素

為了實現(xiàn)高效鉆井，需要在定向、鉆井液、固井、提速等方面引進(jìn)特殊工藝技術(shù)，與常規(guī)鉆井相比，租賃費、管理費等費用較高。如YB123井采用進(jìn)口孕鑲金剛石鉆頭+高速渦輪復(fù)合鉆進(jìn)，進(jìn)尺153.52 m，作業(yè)時間6.42 h，與常規(guī)鉆井相比，生產(chǎn)費用將增加約200萬元；貝克和威德福旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)在斜井段應(yīng)用，單是作業(yè)費用就高達(dá)20萬元／d，按施工30 d考慮，費用超過600萬元。

1.2.4 物價因素

元壩超深井鉆井周期在360 d以上，簽合同與費用結(jié)算周期在400 d以上。受全球金融危機(jī)、中國經(jīng)濟(jì)高通脹因素影響，鉆井耗材、人工成本等逐年增加，結(jié)算費用高于鉆井工程造價預(yù)算。以YB103H井為例，ZJ90型鉆機(jī)日消耗柴油6 t，因油價一次性上漲400元／t，該井增加鉆井成本約100萬元。

1.2.5 環(huán)保因素

元壩地區(qū)年降雨量700～1 100 mm，深井鉆機(jī)井場占地面積大，施工周期450 d以上；污水產(chǎn)生量大，處理量超過1 500 m3，費用16萬元以上，污水轉(zhuǎn)運(yùn)費15萬以上，泥漿貯備量1 000 m3以上，井下復(fù)雜、中完及完井作業(yè)排出泥漿超過500 m3，泥漿固化及轉(zhuǎn)運(yùn)費用超過25萬元，固化費需要60萬元，完井封蓋5萬元，單井環(huán)保治理費120萬元以上。若試驗特殊工藝，如降密度施工或轉(zhuǎn)換鉆井液體系，將增加固化物處理費用。

2 鉆井成本合理控制技術(shù)對策

2.1 優(yōu)選井位，降低鉆前工作量

合理部署井位可大幅降低鉆井成本。針對儲層特性和井場位置，經(jīng)過多次踏勘和論證才最終敲定元壩長興組一期9口開發(fā)井井型和井位部署方案。如YB204-1H、272-1H和27-3H井由鉆前設(shè)計的ZJ90鉆機(jī)調(diào)整為ZJ70鉆機(jī)，重新修訂了土建工程、臨時用地、青苗賠償?shù)阮A(yù)算，大大減少了鉆前施工費用，既實現(xiàn)了地質(zhì)目標(biāo)又考慮了經(jīng)濟(jì)性。

2.2 優(yōu)化軌道設(shè)計，降低鉆井進(jìn)尺和施工難度

軌跡設(shè)計時需要考慮施工難度和施工總進(jìn)尺，應(yīng)在保證鉆達(dá)地質(zhì)目標(biāo)、減少施工難度的基礎(chǔ)上，最大限度地降低鉆進(jìn)總進(jìn)尺，減少回填進(jìn)尺。軌跡設(shè)計時，通過調(diào)整造斜點位置，改變斜導(dǎo)眼井斜，可以降低鉆井成本。對于鄰井少、儲層深度預(yù)測難度大的大斜度井和水平井，從降低鉆井成本和減少預(yù)測誤差考慮，宜采用斜導(dǎo)眼，且斜導(dǎo)眼井斜與水平井軌跡的調(diào)整段井斜一致。

2.3 優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)，保障施工安全，減少管材用量

元壩長興組至上而下鉆遇常壓、高壓、超高壓、常壓、高壓、常壓多套壓力體系，存在井漏、高壓氣層、卡鉆等工程復(fù)雜情況。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮鉆達(dá)地質(zhì)目標(biāo)要求，還應(yīng)保障施工安全和降低鉆井成本。尺寸越大、開次越多，施工的周期就越長、成本越高。

經(jīng)前期論證和現(xiàn)場試驗，井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化可考慮① 若儲層物性好，井壁穩(wěn)定，且水平段較短，可試驗裸眼完井。完鉆井眼尺寸可優(yōu)化為?149.1 mm，相應(yīng)的油層套管、技術(shù)套管均可依次縮小一級，套管抗壓、抗擠強(qiáng)度均得到提高，同時，井筒容量減少，巖屑量、鉆井液用量和環(huán)保壓力也相應(yīng)降低。第四次開鉆以淺鉆頭尺寸縮小，相應(yīng)的機(jī)械鉆速提高，鉆井周期降低；② 減少鉆井開次，降低套管用量，縮短中完時間。針對嘉陵江組沒有水層或水層壓力較低（壓力系數(shù)低于1.5）的區(qū)域，第四次開鉆井段和第五次開鉆井段可同時揭開，完鉆鉆井液密度低于1.6 g／cm3。這對鉆井液性能，特別是潤滑防卡、降摩減扭、儲層保護(hù)等要求較高。若調(diào)整為四開制，可采用?215.9 mm鉆頭完鉆，無論是射孔完井、襯管完井還是裸眼完井都有回旋余地?？蓽p少中完時間約18d，節(jié)約鉆井成本約300萬元（鉆機(jī)費用16.5萬元／d）。套管下至長興儲層頂，可節(jié)約套管185.1 t；③ 減少合金套管用量。若采用襯管完井，合金套管超過1 000萬元，裸眼完井，合金套管約440萬元。

2.4 推薦最優(yōu)提速工藝，縮短鉆井周期

優(yōu)快鉆井工藝的應(yīng)用可提高機(jī)械鉆速、縮短鉆井周期。采用何種鉆井工藝，需要從技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上共同考慮。如扭力沖擊器、渦輪鉆井、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井等，從技術(shù)上均適合元壩超深井，且利于提速提效，但施工費用較高是現(xiàn)場應(yīng)用的瓶頸。

2.5 加強(qiáng)現(xiàn)場跟蹤，及時優(yōu)化調(diào)整工程方案

施工過程中，因鉆遇復(fù)雜情況、地質(zhì)靶點調(diào)整等，按原方案執(zhí)行可能導(dǎo)致施工難度增大，增加鉆井成本?？赏ㄟ^優(yōu)化調(diào)整工程方案，降低鉆井成本。

以YB225H井為例，為滿足?139.7 mm套管射孔完井需要，設(shè)計采用四開制井身結(jié)構(gòu)，第二次開鉆?311.2 mm井眼須家河組鉆遇多層氣顯示，異常活躍；據(jù)鄰井分析，下部井眼出水可能性極大，若繼續(xù)鉆完嘉陵江組，出水后污染鉆井液，且雷口坡組存在低壓漏層，極可能出現(xiàn)又噴又漏的情況，若按設(shè)計鉆至飛仙關(guān)組，在高密度鉆井液條件下鉆井周期長；若飛仙關(guān)組出氣，鉆長興組鉆井液密度將不會低于1.60 g／cm3，相對長興組1.0左右的地壓系數(shù)，井底壓差將達(dá)到40 MPa左右，若鉆遇較好油氣顯示高滲井段，仍存在發(fā)生卡鉆風(fēng)險。針對上述難點，調(diào)整工程方案，提前下入?244.5 mm套管，并增加第一次開鉆套管，將雷口坡組、嘉陵江組、飛仙關(guān)組與長興組分隔開，縮短了同開次裸眼段長度，避免了同開次將鉆遇不同的壓力體系，優(yōu)化后的井身結(jié)構(gòu)，在保障井下安全的情況下，第三、第四、第五次開鉆井段鉆井成本大幅降低，鉆井成本縮減2 000多萬元。

2.6 提高材料、工具的循環(huán)利用效率

廢棄后的鉆井液還應(yīng)進(jìn)行環(huán)保處理。加強(qiáng)鉆井液的回收和重復(fù)利用是降低鉆井成本的一大途徑，以YB204-1H井為例，該井開鉆后從YB205-1、YB29-2H、YB225H井轉(zhuǎn)運(yùn)1.49～1.90 g／cm3聚合物鉆井液744 m3，除去鉆井液維護(hù)費、運(yùn)費等，比新配鉆井液節(jié)約120余萬元；推廣應(yīng)用網(wǎng)電，減少柴油消耗，深井鉆機(jī)日消耗柴油5～6 t，單井柴油費用超過2 000萬元。若通過網(wǎng)電改造，柴油消耗將大大降低。

3 結(jié)論

1）元壩超深井鉆井成本主要包括鉆前費用、鉆井費用、測井費用和錄井費用4個部分，其中周期、材料、特殊工藝引進(jìn)、物價和環(huán)保治理等5項為影響成本的主要因素。

2）降低鉆井成本應(yīng)主要從優(yōu)化工程方案、優(yōu)選經(jīng)濟(jì)效益最佳的提速工藝技術(shù)、提高材料和工具的循環(huán)利用率、加強(qiáng)管理、縮短非生產(chǎn)時效等方面進(jìn)行著手控制。

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