關于涪陵頁巖氣田“井工廠”模式布置的幾點認識

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

關于涪陵頁巖氣田“井工廠”模式布置的幾點認識

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

井工廠模式不但降低了成本、節省了時間，并且也對涪陵頁巖氣田的焦石壩區安全環保生產發揮了重要影響。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鍵問題，涪陵頁巖氣田焦石壩工區井工廠模式布置應用。

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，該氣田將焦石壩區塊作為主要勘探開發區域。焦石壩主體構造是被大耳山斷裂控制的寬緩斷背斜構造。具體建產區的出露地層是三疊統的嘉陵江組，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。焦石工區所處山區，由于地理位置造成的約束，最少在每個平臺上布置3口井，各個井口保持10～20米的間距，單井采用三開井身結構，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，能夠縮減操作時間；可以重復應用鉆具組合和鉆井液，降低鉆井液地面消耗，減少鉆井隊的工作強度。

1　頁巖氣井工廠模式布置的關鍵問題

（1）井場布局及井網優化 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化井網，直接對鉆完井效率、改造儲層效果以及投產期造成了影響。國外針對井工廠鉆井的合理布局井場問題，提出了施工鉆井、改造儲層以及維護油氣井實施系統優化，突出了各個施工環節之間的連續性與可調整性，同時采取三維地震技術立體化部署水平井。HornRiver頁巖氣區井工廠布置鉆井井場采取排狀井網布井，每一井排包含了12口井，井槽間距是8m，圓井深度是5m。

（2）設計三維水平井軌道與控制井眼軌跡 當前我國設計大靶前位移三維水平軌具體包括下列難點：①缺少設計標準，設計相關參數沒有根據，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，井眼質量變差，加大了井眼凈化難度；③摩阻扭矩大，優化井眼軌道困難。

大靶前位移三維水平井井眼水平投影見圖1，靶點A與靶點B以及井口坐標沒有共線，偏移距是OD，水平段的靶前位移是OA，實際有效靶前位移是AD，水平井設計方位角是φ，φA與φB分別是靶點A與靶點B的閉合方位。國外產生的一體化設計生產安全過程的思路，通過三維地震資料設計井眼軌道，同時在聯系伽馬射線與密度測井優化設計軌道。見圖1。

設計井眼軌道為勺形，盡量保證水平段長度與儲層接觸面積足夠大，并且水平段微翹，有利于排水。

2　涪陵頁巖氣田焦石壩工區井工廠模式布置應用

將4口井布置焦頁30平臺上，采用一部橫向移動的電動鉆機實行井工廠鉆井模式布置試驗。生產過程利用的是類似于流水線操作的工廠化模式，總共分為四個輪次，第一輪次完成一開操作四口井導管，第二輪次完成二開操作四口井，依次進行，一共實行12次井架移動，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）設備前期改造項目 為了達到井工廠模式的鉆井需求，前期改造鉆機和配套設備。

①每側在鉆機導航增加3節，每節10米，增加24個導航連接螺栓、3根連接撐桿、10個連接銷。②增加6節地面高壓管匯，每節10米，增加配置2個彎頭，同時對閥門組和爬坡高壓管匯更換2個油壬，定做同樣2根70MPa高壓軟管油壬。③增加反循環管匯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，每增加一節高架槽設計二個出水管支撐架。⑤配置電纜轉接房，房中加設頂驅電源接口，氣源接口，配置3個9米的電纜槽。⑥延長硫化氫探頭數據線以及泵房視頻探頭數據線。⑦增加井控配套管線。

（2）井場準備及安裝鉆機 將井工廠井場建立在焦頁30平臺上，統一實現4口井的鉆前工程施工，口井保持10米間距，在焦頁30-1井位置完成鉆井設備的安裝，與此同時一次性安裝導航到位，符合4口井的平移要求。

圖2　設備擺放及施工流程圖

（3）生產施工過程 第一輪次：本次實現4口井的導管以及一開操作。

焦頁30-1井開導眼及一開，表層固井之后保證12h候凝，拆封井器以及有關設備、安裝井口；平移井架至30-2井井口并且確定中心，二次實現導眼以及一開操作，依次實行，做好30-3井和30-4井。

第二輪次：本次實現4口井的二開操作。

完成焦頁30-4井導眼以及一開操作之后，轉變為泥漿，完成二開操作，技套固井保證12h候凝，對井器進行拆封和有關設備、井口的安裝，向30-3井井口平移并且確定中心，實現二次操作，依次實行，實現30-2井和30-1井操作。

第三輪次：本次實現4口井的三開操作。

實現焦頁30-1井二開操作以后，再次轉變為泥漿實現三開操作，實行井器拆封以及有關設備、井口的安裝，向30-2井井口平移且確定中心，實現三開操作，依次實行，最終實現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，實現了通井、電測和試壓工作，依次實行，最終實現了30-3井、30-2井和30-1井的操作。

完成四口井的操作以后，實現放井架和拆設備等相關操作。

（4）移動井工廠設備 平移鉆機之前把設備劃分為三部分：①移動部分：鉆機、井架和鉆臺底座；②固定部分：井場外面野營房、泥漿循環罐、泥漿儲備罐、機房、配電房、網電房等。③拆接部分：直通管、跑道、高壓管線、高架槽、大門坡等。

根據施工具體要求，一次平移井架：（a）拆開拆接部門的連接點。（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擺動。（c）在二個300T液壓缸的促使下，橫向平移鉆機，并且連接鉆臺底座整體在導軌上移動到新井口，之后確定轉盤和井口中心。（d）聯系施工井口的所在位置，重新連接拆接部分的連接點。（e）固定與調試全部設備。

3　井工廠鉆井模式的效益

（1）降低勞動強度 假如分別鉆完4口井，需要拆遷4次鉆機，安、拆頂驅4次，泥漿轉換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口井一共需要實行拆遷4次設備，安拆頂驅各1次，泥漿轉換2次，掏罐和清罐分別實施1次，噴管線拆裝放個需要1次，鉆具接甩2次。

（2）節省搬安設備時間降低風險 比較同一平臺的4口井，假如分別鉆完以后實施同臺小搬遷，一共需要3次，最快耗費12天時間，井工廠模式下鉆完以后通過液壓動力移動鉆機至下個井口，再加之拆除、安裝、調試拆除部分，一共耗費5天，相較于節省了7天。

焦石壩工區一般都利用了頂驅打鉆，假如分別鉆完4口井，4次拆裝頂驅，最快也需要8天，而采取井工廠模式，僅需要1次拆裝頂驅，耗費2天時間，節省了6天。

（3）節約了操作成本 利用井工廠模式，有效減少了拆遷設備與接甩鉆具的次數，降低了拆裝鉆機環節形成的安全風險，此外也降低了使用吊卡車的次數，進一步節約了搬用設備的成本。

4　結語

頁巖氣井工廠的開發充分表明其經濟可行性，其近些年來在發達國家的應用創造了巨大的收益，我國目前頁巖氣開發還處于探索時期，因此本文以涪陵頁巖氣田井工廠模式布置為例，闡述了具體技術問題，希望對我國頁巖氣的開發起到借鑒意義。

［1］甘升平，趙茂，吳先忠.優化鉆井技術在蘇里格氣田的應用［J］.天然氣工業，2007，（12）.

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

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

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