關(guān)于涪陵頁巖氣田“井工廠”模式布置的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

張晉偉（長江大學(xué)， 湖北 荊州 434023； 涪陵頁巖氣勘探開發(fā)有限公司， 重慶 408014）

關(guān)于涪陵頁巖氣田“井工廠”模式布置的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

張晉偉（長江大學(xué)， 湖北 荊州 434023； 涪陵頁巖氣勘探開發(fā)有限公司， 重慶 408014）

井工廠模式不但降低了成本、節(jié)省了時(shí)間，并且也對(duì)涪陵頁巖氣田的焦石壩區(qū)安全環(huán)保生產(chǎn)發(fā)揮了重要影響。本文主要分析了涪陵頁巖氣田基本情況，頁巖氣井工廠模式布置的關(guān)鍵問題，涪陵頁巖氣田焦石壩工區(qū)井工廠模式布置應(yīng)用。

頁巖氣田；井工廠；布置

在四川盆地與盆邊山地過渡位置形成了涪陵頁巖氣田，該氣田將焦石壩區(qū)塊作為主要勘探開發(fā)區(qū)域。焦石壩主體構(gòu)造是被大耳山斷裂控制的寬緩斷背斜構(gòu)造。具體建產(chǎn)區(qū)的出露地層是三疊統(tǒng)的嘉陵江組，是典型的山地丘陵地形與喀斯特地貌。深埋目的層超過2300.00m，深埋深層頁巖氣大于4500.00m。焦石工區(qū)所處山區(qū)，由于地理位置造成的約束，最少在每個(gè)平臺(tái)上布置3口井，各個(gè)井口保持10～20米的間距，單井采用三開井身結(jié)構(gòu)，各井段擁有不同的鉆井方式和鉆井液體系。如利用井工廠的鉆井方式，能夠縮減操作時(shí)間；可以重復(fù)應(yīng)用鉆具組合和鉆井液，降低鉆井液地面消耗，減少鉆井隊(duì)的工作強(qiáng)度。

1　頁巖氣井工廠模式布置的關(guān)鍵問題

（1）井場布局及井網(wǎng)優(yōu)化 國外井工廠一般利用叢式水平井組的鉆井方式，主要問題是布置井場和優(yōu)化井網(wǎng)，直接對(duì)鉆完井效率、改造儲(chǔ)層效果以及投產(chǎn)期造成了影響。國外針對(duì)井工廠鉆井的合理布局井場問題，提出了施工鉆井、改造儲(chǔ)層以及維護(hù)油氣井實(shí)施系統(tǒng)優(yōu)化，突出了各個(gè)施工環(huán)節(jié)之間的連續(xù)性與可調(diào)整性，同時(shí)采取三維地震技術(shù)立體化部署水平井。HornRiver頁巖氣區(qū)井工廠布置鉆井井場采取排狀井網(wǎng)布井，每一井排包含了12口井，井槽間距是8m，圓井深度是5m。

（2）設(shè)計(jì)三維水平井軌道與控制井眼軌跡 當(dāng)前我國設(shè)計(jì)大靶前位移三維水平軌具體包括下列難點(diǎn)：①缺少設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)沒有根據(jù)，例如方位變化率等；②由于扭方位增加了控制井眼軌跡難度，井眼質(zhì)量變差，加大了井眼凈化難度；③摩阻扭矩大，優(yōu)化井眼軌道困難。

大靶前位移三維水平井井眼水平投影見圖1，靶點(diǎn)A與靶點(diǎn)B以及井口坐標(biāo)沒有共線，偏移距是OD，水平段的靶前位移是OA，實(shí)際有效靶前位移是AD，水平井設(shè)計(jì)方位角是φ，φA與φB分別是靶點(diǎn)A與靶點(diǎn)B的閉合方位。國外產(chǎn)生的一體化設(shè)計(jì)生產(chǎn)安全過程的思路，通過三維地震資料設(shè)計(jì)井眼軌道，同時(shí)在聯(lián)系伽馬射線與密度測井優(yōu)化設(shè)計(jì)軌道。見圖1。

設(shè)計(jì)井眼軌道為勺形，盡量保證水平段長度與儲(chǔ)層接觸面積足夠大，并且水平段微翹，有利于排水。

2　涪陵頁巖氣田焦石壩工區(qū)井工廠模式布置應(yīng)用

將4口井布置焦頁30平臺(tái)上，采用一部橫向移動(dòng)的電動(dòng)鉆機(jī)實(shí)行井工廠鉆井模式布置試驗(yàn)。生產(chǎn)過程利用的是類似于流水線操作的工廠化模式，總共分為四個(gè)輪次，第一輪次完成一開操作四口井導(dǎo)管，第二輪次完成二開操作四口井，依次進(jìn)行，一共實(shí)行12次井架移動(dòng)，最終全部鉆完四口井。

圖1　大靶前位移三維水平井井眼水平投影圖

（1）設(shè)備前期改造項(xiàng)目 為了達(dá)到井工廠模式的鉆井需求，前期改造鉆機(jī)和配套設(shè)備。

①每側(cè)在鉆機(jī)導(dǎo)航增加3節(jié)，每節(jié)10米，增加24個(gè)導(dǎo)航連接螺栓、3根連接撐桿、10個(gè)連接銷。②增加6節(jié)地面高壓管匯，每節(jié)10米，增加配置2個(gè)彎頭，同時(shí)對(duì)閥門組和爬坡高壓管匯更換2個(gè)油壬，定做同樣2根70MPa高壓軟管油壬。③增加反循環(huán)管匯30米。④增加高架槽出水管線 30米，每根10米，全部采用法蘭連接，每增加一節(jié)高架槽設(shè)計(jì)二個(gè)出水管支撐架。⑤配置電纜轉(zhuǎn)接房，房中加設(shè)頂驅(qū)電源接口，氣源接口，配置3個(gè)9米的電纜槽。⑥延長硫化氫探頭數(shù)據(jù)線以及泵房視頻探頭數(shù)據(jù)線。⑦增加井控配套管線。

（2）井場準(zhǔn)備及安裝鉆機(jī) 將井工廠井場建立在焦頁30平臺(tái)上，統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)4口井的鉆前工程施工，口井保持10米間距，在焦頁30-1井位置完成鉆井設(shè)備的安裝，與此同時(shí)一次性安裝導(dǎo)航到位，符合4口井的平移要求。

圖2　設(shè)備擺放及施工流程圖

（3）生產(chǎn)施工過程 第一輪次：本次實(shí)現(xiàn)4口井的導(dǎo)管以及一開操作。

焦頁30-1井開導(dǎo)眼及一開，表層固井之后保證12h候凝，拆封井器以及有關(guān)設(shè)備、安裝井口；平移井架至30-2井井口并且確定中心，二次實(shí)現(xiàn)導(dǎo)眼以及一開操作，依次實(shí)行，做好30-3井和30-4井。

第二輪次：本次實(shí)現(xiàn)4口井的二開操作。

完成焦頁30-4井導(dǎo)眼以及一開操作之后，轉(zhuǎn)變?yōu)槟酀{，完成二開操作，技套固井保證12h候凝，對(duì)井器進(jìn)行拆封和有關(guān)設(shè)備、井口的安裝，向30-3井井口平移并且確定中心，實(shí)現(xiàn)二次操作，依次實(shí)行，實(shí)現(xiàn)30-2井和30-1井操作。

第三輪次：本次實(shí)現(xiàn)4口井的三開操作。

實(shí)現(xiàn)焦頁30-1井二開操作以后，再次轉(zhuǎn)變?yōu)槟酀{實(shí)現(xiàn)三開操作，實(shí)行井器拆封以及有關(guān)設(shè)備、井口的安裝，向30-2井井口平移且確定中心，實(shí)現(xiàn)三開操作，依次實(shí)行，最終實(shí)現(xiàn)30-3井和30-4井的操作。

第四輪次：通井和試壓等操作。

完成第三輪次操作以后，在30-4井甩5寸鉆桿，連接2寸7小鉆井，實(shí)現(xiàn)了通井、電測和試壓工作，依次實(shí)行，最終實(shí)現(xiàn)了30-3井、30-2井和30-1井的操作。

完成四口井的操作以后，實(shí)現(xiàn)放井架和拆設(shè)備等相關(guān)操作。

（4）移動(dòng)井工廠設(shè)備 平移鉆機(jī)之前把設(shè)備劃分為三部分：①移動(dòng)部分：鉆機(jī)、井架和鉆臺(tái)底座；②固定部分：井場外面野營房、泥漿循環(huán)罐、泥漿儲(chǔ)備罐、機(jī)房、配電房、網(wǎng)電房等。③拆接部分：直通管、跑道、高壓管線、高架槽、大門坡等。

根據(jù)施工具體要求，一次平移井架：（a）拆開拆接部門的連接點(diǎn)。（b）拆除防噴器，利用游車吊起，固定防噴器下部，避免平移過程中出現(xiàn)擺動(dòng)。（c）在二個(gè)300T液壓缸的促使下，橫向平移鉆機(jī)，并且連接鉆臺(tái)底座整體在導(dǎo)軌上移動(dòng)到新井口，之后確定轉(zhuǎn)盤和井口中心。（d）聯(lián)系施工井口的所在位置，重新連接拆接部分的連接點(diǎn)。（e）固定與調(diào)試全部設(shè)備。

3　井工廠鉆井模式的效益

（1）降低勞動(dòng)強(qiáng)度 假如分別鉆完4口井，需要拆遷4次鉆機(jī)，安、拆頂驅(qū)4次，泥漿轉(zhuǎn)換8次，掏罐與清罐4次，中完拆裝放噴管線各安排4次，接、甩工具分別是8次；利用井工廠模式，4口井一共需要實(shí)行拆遷4次設(shè)備，安拆頂驅(qū)各1次，泥漿轉(zhuǎn)換2次，掏罐和清罐分別實(shí)施1次，噴管線拆裝放個(gè)需要1次，鉆具接甩2次。

（2）節(jié)省搬安設(shè)備時(shí)間降低風(fēng)險(xiǎn) 比較同一平臺(tái)的4口井，假如分別鉆完以后實(shí)施同臺(tái)小搬遷，一共需要3次，最快耗費(fèi)12天時(shí)間，井工廠模式下鉆完以后通過液壓動(dòng)力移動(dòng)鉆機(jī)至下個(gè)井口，再加之拆除、安裝、調(diào)試拆除部分，一共耗費(fèi)5天，相較于節(jié)省了7天。

焦石壩工區(qū)一般都利用了頂驅(qū)打鉆，假如分別鉆完4口井，4次拆裝頂驅(qū)，最快也需要8天，而采取井工廠模式，僅需要1次拆裝頂驅(qū)，耗費(fèi)2天時(shí)間，節(jié)省了6天。

（3）節(jié)約了操作成本 利用井工廠模式，有效減少了拆遷設(shè)備與接甩鉆具的次數(shù)，降低了拆裝鉆機(jī)環(huán)節(jié)形成的安全風(fēng)險(xiǎn)，此外也降低了使用吊卡車的次數(shù)，進(jìn)一步節(jié)約了搬用設(shè)備的成本。

4　結(jié)語

頁巖氣井工廠的開發(fā)充分表明其經(jīng)濟(jì)可行性，其近些年來在發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用創(chuàng)造了巨大的收益，我國目前頁巖氣開發(fā)還處于探索時(shí)期，因此本文以涪陵頁巖氣田井工廠模式布置為例，闡述了具體技術(shù)問題，希望對(duì)我國頁巖氣的開發(fā)起到借鑒意義。

［1］甘升平，趙茂，吳先忠.優(yōu)化鉆井技術(shù)在蘇里格氣田的應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2007，（12）.

［2］李希霞.蘇里格氣田水平井整體開發(fā)鉆井技術(shù)［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2004，（2）.

［3］李克智，何青.“井工廠”壓裂模式在大牛地氣田的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2013，（52）.

張晉偉，男，湖北潛江人，工程師，大學(xué)（工學(xué)學(xué)士、管理學(xué)學(xué)士），主要研究方向：石油與天然氣工程。