李　敏，焦瑞琴，黃藝舟，馬駿琪，杜　杰 ，祁　鵬

(1.中國石化西南油氣分公司石油工程技術(shù)研究院，四川德陽 618000；2.中國石化西南油氣分公司川西采氣廠；3.四川大學(xué)錦城學(xué)院建筑工程與管理系 )

川西地區(qū)鉆前工程優(yōu)化技術(shù)及應(yīng)用

李敏1，焦瑞琴2，黃藝舟3，馬駿琪1，杜杰1，祁鵬1

(1.中國石化西南油氣分公司石油工程技術(shù)研究院，四川德陽 618000；2.中國石化西南油氣分公司川西采氣廠；3.四川大學(xué)錦城學(xué)院建筑工程與管理系 )

摘要：為了降低西南油氣分公司的鉆前工程投資，通過優(yōu)化井場選址、優(yōu)化鉆機(jī)基礎(chǔ)厚度、優(yōu)選軟弱地基處理技術(shù)、研究設(shè)計可重復(fù)使用的移動放噴罐，形成了川西地區(qū)鉆前工程優(yōu)化技術(shù)?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，川西地區(qū)鉆前工程優(yōu)化技術(shù)既能滿足安全環(huán)保要求，又能有效降低建井場投資費(fèi)用，可在條件具備的井場推廣。

關(guān)鍵詞：川西地區(qū)；鉆前工程；技術(shù)優(yōu)化

川西地區(qū)地形復(fù)雜，區(qū)域地質(zhì)特征多變，長期以來人們在鉆前工程中一直采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行鉆前工程設(shè)計和作業(yè)，使得鉆前工程投資偏高。為了降低鉆前投資費(fèi)用，根據(jù)川西地區(qū)的地質(zhì)特征及鉆前工程井場建設(shè)的特點，本文從井場選址、鉆機(jī)基礎(chǔ)選型優(yōu)化、地基處理、移動放噴罐的研究等方面對鉆前工程進(jìn)行了計算優(yōu)化，在安全環(huán)保的前提下，為有效降低鉆前成本提供了技術(shù)支持，為實現(xiàn)川西地區(qū)綠色環(huán)保鉆前工藝及規(guī)模應(yīng)用邁出了重要一步。

1鉆前工程優(yōu)化技術(shù)

1.1井場選址及規(guī)劃優(yōu)化技術(shù)[1]

鉆前工程設(shè)計中，在地形復(fù)雜的山區(qū)，應(yīng)根據(jù)油層分布情況和油藏砂體走向，在不影響鉆井工藝(如水平井造斜點、中標(biāo)的靶點)的情況下，優(yōu)選井口位置， 通過優(yōu)化井口位置使井場基礎(chǔ)設(shè)施分散擱置，用相關(guān)計算機(jī)軟件模擬計算各方案開挖土石方量，優(yōu)選最小的土石方量作為鉆前工程方案，以便從源頭上控制鉆前投資風(fēng)險及費(fèi)用。

1.2鉆井設(shè)備基礎(chǔ)優(yōu)化技術(shù)[2]

井場基礎(chǔ)包括主基礎(chǔ)、泥漿泵等附屬基礎(chǔ)，一般采用現(xiàn)澆素混凝土，這些基礎(chǔ)屬于無筋條形剛性基礎(chǔ)。

根據(jù)鉆機(jī)基礎(chǔ)圖和文獻(xiàn)[2]，計算某鉆井公司70DBL型鉆機(jī)各設(shè)備底座受力橫梁寬度和間距如表1。計算結(jié)果表明，目前ZJ70DBL型鉆機(jī)使用的基礎(chǔ)厚度明顯高于要求的最低厚度，設(shè)備基礎(chǔ)是安全的，可根據(jù)地基條件優(yōu)化降低鉆機(jī)基礎(chǔ)厚度。

根據(jù)鉆前設(shè)計中鉆機(jī)特性及荷載分布，并充分考慮水平井鉆井[3-4]時可能增加的荷載，分析鉆機(jī)荷載分布特點及鉆機(jī)基礎(chǔ)厚度優(yōu)化計算結(jié)果，將現(xiàn)澆剛性主基礎(chǔ)厚度1.5～1.8 m優(yōu)化為1.0～1.2 m，附基礎(chǔ)厚度從0.8～1.0 m優(yōu)化為0.2 m。

表1　ZJ70型鉆機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)計算尺寸

1.3軟弱地基處理優(yōu)化技術(shù)

在建設(shè)鉆機(jī)主基礎(chǔ)時常常會遇到軟弱地基，需要采取一定的工藝對其進(jìn)行處理,使其達(dá)到鉆機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計承載力要求值。常用的地基處理方法有換填法、樁基礎(chǔ)法、鋼筋砼筏板基礎(chǔ)法。

通過對川西地區(qū)地質(zhì)特征和鉆機(jī)設(shè)備荷載及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的研究，以及對三種處理技術(shù)的各項性能指標(biāo)的對比，總結(jié)得出了軟弱地基處理技術(shù)在川西地區(qū)的適用范圍，見表2。

以ZJ70型鉆機(jī)為例，將以上三種地基處理方法的成本進(jìn)行對比， 結(jié)果顯示軟弱地基地層處理方法與地基厚度關(guān)系：當(dāng)軟弱地基地層厚度小于1.7 m時，使用換填法有工期和造價的優(yōu)勢；大于1.7m時，使用鋼筋砼筏板基礎(chǔ)有工期和造價的優(yōu)勢；厚度大于5.5 m時，且不能使用鋼筋筏板基礎(chǔ)的情況時，使用樁基礎(chǔ)較為經(jīng)濟(jì)。

表2　軟弱地基處理技術(shù)在川西地區(qū)的適用范圍

1.4移動放噴罐的設(shè)計及應(yīng)用

傳統(tǒng)的放噴池為防滲抹面處理的磚砌池體，然而川西地區(qū)致密氣藏氣井日產(chǎn)量常常低于5×104m3，且大多使用周期僅1個月就完成使命，遺留下的固體廢棄物對環(huán)境造成一定影響，而且為每口中淺層井建設(shè)一座磚砌放噴池并不經(jīng)濟(jì)。為了降低投資費(fèi)用，研究設(shè)計了可重復(fù)使用、能代替?zhèn)鹘y(tǒng)磚砌放噴池的移動放噴罐。

移動放噴罐作為一種可移動的鋼結(jié)構(gòu)放噴罐，主要由廢液箱和防火板兩部分組成。廢液箱箱底主梁采用工字鋼，輔助梁采用槽鋼，箱壁橫柱、立柱采用方管，箱底及箱壁采用雙層鋼板結(jié)構(gòu)。防火板正面和兩側(cè)面采用槽鋼和方鋼骨架，內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼板，鋼板上安裝耐高溫材料。廢液箱與防火板采用鉸鏈連接，防火板可自由轉(zhuǎn)動180°，其間設(shè)置定位銷和定位槽進(jìn)行定位；三面防火板連接采用彈性板扣或鎖鏈固定，廢液箱與防火板、防火板與防火板之間可通過擋板實現(xiàn)密封。

已在川西中淺層氣井應(yīng)用了12井次移動放噴罐，均滿足了生產(chǎn)需要，且安全環(huán)保。

2經(jīng)濟(jì)效益分析[5]

2.1井場選址優(yōu)化經(jīng)濟(jì)效益分析

井場選址可避讓自然災(zāi)害，最大限度地降低建井場投資風(fēng)險，為企業(yè)帶來無形的收益；預(yù)防、避讓自然災(zāi)害強(qiáng)于補(bǔ)救、治理。

川西地區(qū)隆興1井、威頁1井、星1井通過3次移動井口位置，采用相關(guān)軟件計算，優(yōu)選入場道路、優(yōu)化井場布局規(guī)劃，減少土石方開挖量約20×104m3，相應(yīng)也減少邊坡處治工程量，共節(jié)約投資約550萬元。

2.2鉆井設(shè)備基礎(chǔ)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)效益分析

鉆機(jī)主基礎(chǔ)厚度從1.8～1.5 m優(yōu)化為1.2～1.0 m，附基礎(chǔ)厚度從1.0～0.8 m優(yōu)化為0.2 m，分別應(yīng)用了75井次和72井次，平均每口井節(jié)約混凝土量70 m3，共計節(jié)約成本216萬元，同時減少了廢固物排放量。

2.3軟弱地基處理經(jīng)濟(jì)效益分析

軟弱地基處理首推鋼筋砼筏板基礎(chǔ)，選取7口井場應(yīng)用。對比以往的軟弱地基處理技術(shù)既較安全又經(jīng)濟(jì)，且在工期上節(jié)約了時間，工程投資節(jié)約費(fèi)用100萬元以上。

2.4移動放噴罐經(jīng)濟(jì)效益分析

川西中淺層氣井應(yīng)用移動放噴罐12井次，節(jié)省費(fèi)用達(dá)40.3萬元。

3結(jié)論

(1)通過鉆前工程優(yōu)化技術(shù)實現(xiàn)了井場選址技術(shù)的優(yōu)化，優(yōu)化了鉆機(jī)基礎(chǔ)厚度，優(yōu)選了軟弱地基處理方法，創(chuàng)新設(shè)計的移動放噴池能代替磚砌放噴池。現(xiàn)場應(yīng)用表明，這些優(yōu)化技術(shù)既能滿足安全環(huán)保的要求，又能有效降低鉆前投資成本。

(2)采用可重復(fù)利用的移動放噴罐，可降低投資，且大大減少固廢排放，是經(jīng)濟(jì)效益和社會效益雙贏的舉措。

參考文獻(xiàn)

[1]李敏， 韓軍， 劉暉，等.四川盆地油氣井鉆前工程風(fēng)險及防止對策 [J].天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2012，6(1)：66-67.

[2]李國太， 董家斌， 張初陽，等. 寶浪油田開發(fā)井鉆前施工方法探討 [J].石油地質(zhì)與工程，1998,18(1)：36-40.

[3]李彰明. 軟弱地基加固與質(zhì)量監(jiān)控[M].北京 ：中國建筑工業(yè)出版社，2011：58-70.

編輯：崔林

文章編號：1673-8217(2016)03-0144-02

收稿日期：2015-11-15

作者簡介：李敏，高級工程師，1970年生，1994年畢業(yè)于西南石油學(xué)院，目前從事鉆前工程技術(shù)方面的研究及設(shè)計工作。

中圖分類號：TE241

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A