張金成， 艾 軍， 臧艷彬， 楊海平， 陳小鋒

(1.中國石化石油工程技術研究院，北京 100101；2.中石化重慶涪陵頁巖氣勘探開發(fā)有限公司，重慶 408014；3.中石化江漢石油工程有限公司鉆井一公司，湖北潛江 433123)

?

涪陵頁巖氣田“井工廠”技術

張金成1， 艾 軍2， 臧艷彬1， 楊海平3， 陳小鋒1

(1.中國石化石油工程技術研究院，北京 100101；2.中石化重慶涪陵頁巖氣勘探開發(fā)有限公司，重慶 408014；3.中石化江漢石油工程有限公司鉆井一公司，湖北潛江 433123)

涪陵頁巖氣田是我國第一個投入商業(yè)化開發(fā)的國家級頁巖氣示范區(qū)，經(jīng)過3年的技術攻關和現(xiàn)場試驗及應用，形成了一套適合復雜山地頁巖氣特點的“井工廠”技術，極大地縮短了開發(fā)周期，降低了工程成本。涪陵頁巖氣田“井工廠”關鍵技術主要包括山地“井工廠”布局優(yōu)化設計、頁巖氣“井工廠”鉆井作業(yè)模式、“井工廠”壓裂作業(yè)模式以及撬裝化建站等4個方面?，F(xiàn)場試驗與推廣應用情況表明，采用單鉆機2～4井和雙鉆機5～8井“井工廠”鉆井模式，單機組拉鏈式“井工廠”壓裂與雙機組同步“井工廠”壓裂模式，可以達到當年完成建平臺、鉆井、壓裂、試氣、投產(chǎn)的開發(fā)要求。“井工廠”技術為涪陵頁巖氣田50×108m3/a一期產(chǎn)能建設的順利完成提供了強有力的技術支撐，并成為頁巖氣田經(jīng)濟開發(fā)的核心技術，對我國頁巖氣規(guī)?；_發(fā)具有重要的借鑒和引領作用。

頁巖氣；“井工廠”技術；鉆井；壓裂；撬裝化；涪陵頁巖氣田

目前，我國非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)存在配套設備儀器利用率低、施工周期長、工程成本過高等問題，嚴重制約了非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)進程。在北美地區(qū)非常規(guī)油氣尤其是頁巖氣勘探開發(fā)過程中，納米孔喉系統(tǒng)“連續(xù)型”油氣聚集地質(zhì)理論、水平井體積壓裂“人造滲透率”技術和多井平臺式“井工廠”低成本開發(fā)模式等3大核心技術得到了大規(guī)模應用，取得了巨大的經(jīng)濟效益[1-2]。2009年以來，我國先后在蘇里格南合作區(qū)和大牛地氣田、勝利東辛油田鹽227區(qū)塊、延川南煤層氣區(qū)塊等進行了“井工廠”鉆完井技術的積極探索和應用[3-6]，并取得了很多認識和收獲，但與國外相比，我國“井工廠”鉆完井技術仍處于起步階段，還存在著許多不足，主要體現(xiàn)在[7]：1)鉆機移動裝置及配套設備還不能達到快速搬遷與安裝的需求，如大牛地氣田DP43-H叢式水平井組3臺鉆機雖然采用了滑軌式移動裝置，但由于配套設備未能實現(xiàn)快速拆卸與安裝，平均搬遷與安裝周期依然長達5.25 d；2)在井眼軌道設計方面，考慮到降低長水平段水平井鉆井施工作業(yè)難度，水平段呈非平行布置，即水平井井眼軌道未沿著最小主應力方向，而是與之有一定夾角；3)沒有實現(xiàn)“依次一開、依次二開和依次三開”的流水線作業(yè)模式；4)還沒有形成鉆井、壓裂與建站緊密結(jié)合的一體化“井工廠”技術。

2013年初，中國石化開始進行頁巖氣“井工廠”技術攻關研究，取得了豐碩的研究成果，并在涪陵頁巖氣田進行了規(guī)?；瘧谩９P者從山地“井工廠”布局優(yōu)化設計、“井工廠”鉆井和壓裂作業(yè)模式、撬裝化建站技術和現(xiàn)場試驗與應用等方面對涪陵頁巖氣田“井工廠”關鍵技術進行總結(jié)與分析，以期為其他頁巖氣區(qū)塊實施和應用“井工廠”技術提供借鑒與參考。

1 山地“井工廠”布局優(yōu)化設計技術

涪陵頁巖氣田地處四川盆地邊緣，深藏于武陵山系的崇山峻嶺之中，海拔200～2 000 m，可利用的土地資源十分有限，不適合單井開發(fā)，考慮采用“井工廠”模式開發(fā)[8]?！熬S”布局優(yōu)化需要考慮工程和環(huán)境的影響，重點需要注意以下幾點[9-12]：1)充分利用自然環(huán)境、地理地形條件，盡量減小鉆前工程的難度，同時使占地面積最小化；2)考慮鉆井工程難度和井眼軌跡控制能力，使水平段長度最大化；3)盡量提高水平段頁巖氣儲層鉆遇率，實現(xiàn)儲量資源動用最大化；4)滿足產(chǎn)能建設開發(fā)方案和頁巖氣集輸建設要求，實現(xiàn)當年建設當年投產(chǎn)的目標。

1.1 正反向?qū)ΨQ式井眼軌道設計方案

基于最大程度實現(xiàn)“井工廠”重復作業(yè)的基本原則，提出了正反向?qū)ΨQ式井眼軌道設計方案，如圖1所示。

圖1(a)為4井平臺正反向?qū)ΨQ式井眼軌道設計，正反向各2口井，水平段長1 500 m，靶前距800 m，水平段間距600 m，偏移距300 m，均為三維井眼軌道水平井，鉆井難度相同；圖1(b)為6井平臺正反向?qū)ΨQ式井眼軌道，正反向各3口井，中間2口井設計為二維井眼軌道，其余4口井設計為三維井眼軌道，偏移距600 m，鉆井難度相同。

圖1 正反向?qū)ΨQ式井眼軌道設計示意Fig.1 The schematic diagram of reverse symmetrical well trajectory

涪陵地區(qū)焦石壩區(qū)塊“井工廠”平臺的井眼軌道設計以三維井眼軌道為主，少數(shù)井為二維井眼軌道，具有3大特點[4-7]：1)大偏移距，6井平臺偏移距為600 m，4井平臺偏移距為300 m；2)大靶前距，靶前位移為800 m；3)長水平段，水平段長度為1 500 m。

1.2 交叉式全覆蓋布井方案

基于最大程度動用頁巖氣儲量資源的基本原則，根據(jù)當前我國水平井鉆井能力，創(chuàng)造性地提出了交叉式全覆蓋布井方案，如圖2所示(其中，紅色正方形代表“井工廠”平臺，紅色直線代表該平臺的水平井水平段的布置情況；藍色正方形代表相鄰的“井工廠”平臺及其水平井水平段的布置情況)。

圖2(a)為4井平臺交叉式布井方案，1個平臺4口井，正向和反向各2口井，相鄰2個平臺交叉布井，一個平臺正向和反向2口水平井的著陸點之間的儲層(即2口井入靶點之間的儲層段，一般為靶前距的2倍，即1 600 m)被另一平臺1口井的水平段(水平段長為1 500 m)完全覆蓋，不會造成儲量損失，實現(xiàn)了儲層資源動用最大化。圖2(b)為6井平臺交叉式布井方案，1個平臺6口井，正反方向各3口井，相鄰2個平臺交叉布井。

圖2 交叉式全覆蓋布井方案示意Fig.2 The schematic diagram of full coverage and cross-well program

涪陵焦石壩區(qū)塊一期產(chǎn)能建設區(qū)以4井平臺和6井平臺為主，考慮構造邊部及特殊情況等因素，共需建63個鉆井平臺鉆253口水平井，水平段可以全部覆蓋一期產(chǎn)能建設區(qū)的儲層。

1.3 經(jīng)濟優(yōu)化型“井工廠”平臺布局方案

基于“當年建平臺，當年建產(chǎn)能”的目標，針對鉆機不同運移方式及涪陵頁巖氣井建井周期等實際情況，提出了經(jīng)濟優(yōu)化型“井工廠”平臺布局方案[13]：1)2～4井平臺采用單鉆機，分單排和雙排布井，井間距為10 m，排距為12 m；2)5～8井平臺采用雙鉆機，雙排布井，井間距為10 m，排距為50 m。

建立了“井工廠”模式經(jīng)濟評價模型，對“井工廠”平臺不同布井數(shù)量條件下的單井平均工程費用進行了計算，結(jié)果如圖3所示。

圖3 “井工廠”模式經(jīng)濟評價結(jié)果Fig.3 The economy evaluation results by multi-well pad model

由圖3可知：隨著平臺井數(shù)增加，單井平均工程費用大幅降低；當平臺井數(shù)達到6口井時，單井平均工程費用的降低值達到最大；當超過12口井后，隨著井數(shù)增加，單井平均工程費用的降低值逐漸減小。因此，“井工廠”模式下經(jīng)濟最優(yōu)平臺井數(shù)為4～8口。

2 山地“井工廠”鉆井技術

2.1 鉆機快速移動裝置及配套設備優(yōu)化配置

為滿足“井工廠”鉆井作業(yè)對鉆機快速移動的要求，對鉆機運移方式進行了調(diào)研分析，優(yōu)選出了適用于涪陵山地條件的“井工廠”鉆機運移方式，并進行了對比分析，結(jié)果見表1。

表1 鉆機運移方式適應性分析

對比分析可知，滑軌式鉆機運移裝置結(jié)構簡單，操作和維護方便，配套周期短，只需增加滑軌和液壓運移裝置，且液壓運移裝置可以多平臺共享，在涪陵地區(qū)的適用性較好。

在此基礎上，對鉆機及配套設備的運移方案進行了優(yōu)化：1)通過鉆機移動裝置實現(xiàn)井架和鉆臺(包括鉆臺上的鉆具及設施)整體移動，循環(huán)系統(tǒng)、鉆井泵、發(fā)電房不移動；2)在井架底座配置一部額定起重量為250 kN的導軌滑車，把防噴器組作為一個整體吊起，隨鉆機一起移動；3)配備標準長度的井控管匯和鉆井液管匯，實現(xiàn)地面管匯的快拆快接；4)配備集成化液氣控制系統(tǒng)模塊，實現(xiàn)鉆臺電氣設備及裝置控制系統(tǒng)的快速連接。截至2015年9月底，涪陵地區(qū)共配套了12部能實現(xiàn)快速移動的鉆機，其中滑軌式10部、輪軌式1部、步進式1部。

通過鉆機快速移動裝置及相關設備的配套與改造，實現(xiàn)了鉆機的快速運移，具體指標為：滑軌式移動方式下，移動10 m所需時間1.5 h，從準備到開鉆所需時間小于24 h；輪軌式移動方式下，移動10 m所需時間1.0 h，從準備到開鉆所需時間小于24 h；步進式移動方式下，移動10 m所需時間2.0 h，從準備到開鉆所需時間小于24 h。

2.2 流水線式“井工廠”鉆井作業(yè)流程

基于實現(xiàn)“井工廠”流水線作業(yè)的理念，把井筒尺寸相同(開次相同)和鉆井液相同或相近的井段作為“井工廠”鉆井作業(yè)流程劃分的主要原則，提出了“依次一開，依次二開，依次三開”的“井工廠”鉆井作業(yè)流程，并以4井平臺三開井身結(jié)構井為例，對“井工廠”鉆井作業(yè)流程進行介紹。

2.2.1 第1個作業(yè)流程

把導管與一開鉆井作為一個單元，通過快速移動鉆機，依次完成第1口井至第4口井的該單元作業(yè)。

第1口井：1)立井架、調(diào)試鉆機設備；2)開孔鉆進；3)下導管、固井、裝防噴器、試壓、一開準備；4)一開鉆進；5)下表層套管、固井；6)移鉆機至下一口井。第2、第3和第4口井重復第1口井的步驟2)～6)，同時利用離線作業(yè)時間，安裝上口井的一級套管頭。第4口井安裝完一級套管頭后，轉(zhuǎn)入第2個作業(yè)流程。

2.2.2 第2個作業(yè)流程

把二開鉆井作為一個單元，通過快速移動鉆機，依次完成第4口井至第1口井的該單元作業(yè)。

第4口井：1)組裝二開井口防噴器組、連接井控管匯；2)連接井控裝置、試壓；3)下鉆探塞、鉆塞；4)二開直井段鉆進；5)定向造斜鉆進；6)通井、電測；7)下入技術套管、固井；8)移鉆機至下一口井。在鉆進二開直井段期間，利用離線作業(yè)時間配置水基鉆井液。第3、第2和第1口井重復步驟2)～8)，利用離線作業(yè)時間，安裝上口井的二級套管頭。第1口井安裝完二級套管頭后，轉(zhuǎn)入第3個作業(yè)流程。

2.2.3 第3個作業(yè)流程

把三開鉆井作為一個單元，通過快速移動鉆機，依次完成第1口井至第4口井的該單元作業(yè)。

第1口井：1)配置油基鉆井液；2)連接井控裝置、試壓；3)下鉆探塞、鉆塞；4)三開定向造斜鉆進；5)鉆進水平段；6)通井、電測；7)下生產(chǎn)套管、固井；8)移鉆機至下一口井。第2、第3和第4口井重復步驟2)～8)，利用離線作業(yè)時間，安裝上一口井的油管頭。第4口井安裝完油管頭后，轉(zhuǎn)入第4個作業(yè)流程。

2.2.4 第4個作業(yè)流程

把完井作業(yè)與試氣準備作為一個單元，通過快速移動鉆機，依次完成第4口井至第1口井的該單元作業(yè)。

第4口井：1)安裝井控裝置、試壓；2)接小鉆具；3)下鉆探塞、掃塞；4)刮壁；5)通徑、替射孔液；6)測固井質(zhì)量、套管試壓；7)移鉆機至下一口井。第3、第2和第1口井重復步驟1)～7)，利用離線作業(yè)時間，安裝上口井的蓋板法蘭。第1口井安裝完蓋板法蘭后，甩鉆具、拆井架準備搬遷。

2.3 鉆井液的重復利用

根據(jù)涪陵地區(qū)焦石壩區(qū)塊的地質(zhì)特點和水平井安全鉆井的要求，每口井從上到下采用了無固相清潔鉆井液(清水)、KCl潤滑鉆井液和油基鉆井液。采用“井工廠”鉆井作業(yè)模式，每個流程一次性鉆完平臺上相同開次的所有井，可以實現(xiàn)同開次鉆井液的重復利用，整個平臺只有其中1口井進行鉆井液配置和不同鉆井液轉(zhuǎn)換過程，其他井避免了不同鉆井液轉(zhuǎn)換所造成的浪費及占用的時間[8,13]。以油基鉆井液為例，井深4 500 m的井，第1口井油基鉆井液總用量為410 m3(包括井筒油基鉆井液量190 m3、地面循環(huán)量120 m3、鉆井液補充量100 m3)，采用“井工廠”鉆井作業(yè)模式，第2、第3和第4 口井，只需新增每口井消耗的油基鉆井液用量100 m3，不用清理鉆井液罐；而采用叢式井作業(yè)模式，第2、第3和第4 口井可回收利用油基鉆井液量按照地面循環(huán)量的80%+井筒油基鉆井液量的60%計算，可回收利用第1口井的油基鉆井液量為210 m3(120 m3×80%+190 m3×60%)，則每口井需要補充200 m3油基鉆井液，同時還要不同鉆井液轉(zhuǎn)換，占用大量的鉆井時間。

2.4 “井工廠”鉆井技術的應用效果

涪陵頁巖氣田在焦石壩區(qū)塊300#、50#、15#、31#、46#等平臺開展了不同井數(shù)(2、3、4、5、6、7和8口井)、不同移動方式(步進式、輪軌式和滑軌式)的“井工廠”鉆井技術現(xiàn)場試驗與推廣應用。截至2015年底，共在18個平臺完鉆71口井。其中，2井平臺5個，4井平臺4個，3井平臺和5井平臺各3個，6井、7井和8井平臺各1個，已投產(chǎn)6個平臺22口井。焦頁30#平臺是在焦石壩區(qū)塊布置的第1個“井工廠”試驗平臺，共布置4口井，成單排排列，井口間距10 m，采用一臺輪軌式橫向移動的50型鉆機，完鉆井深分別為4 506，4 188，4 238和4 055 m。整個平臺4口井的鉆井作業(yè)僅用時118 d，平均建井周期53.7 d，比同期井縮短28.1 d，縮短了34.35%；平均搬遷安裝周期3.16 d，比同期井縮短5.03 d，同比縮短了61.42%；平均中完作業(yè)時間6.10 d，比同期井縮短7.61 d，同比縮短了55.51%；平均使用油基鉆井液240 m3，比同期井減少170 m3，同比減少了41.46%。

3 “井工廠”壓裂技術

頁巖氣壓裂施工作業(yè)的特點為“四多一長”，即壓裂設備多、液量多、砂量多、壓裂段數(shù)多和施工時間長[10]。為加快壓裂試氣施工進度，涪陵頁巖氣田研究形成了“井工廠”壓裂作業(yè)模式，即在一個“井工廠”平臺集中對多口井采用批量化流水線式連續(xù)壓裂作業(yè)。

3.1 “井工廠”壓裂作業(yè)模式

“井工廠”壓裂作業(yè)模式主要有單套壓裂機組拉鏈壓裂模式和雙套壓裂機組同步壓裂模式2種類型[3]，如圖4所示。

圖4 “井工廠”壓裂作業(yè)模式示意Fig.4 The schematic diagram of fracturing operations involving multi-well pad

所謂拉鏈壓裂就是使用1套壓裂車組，在對1口井進行壓裂作業(yè)的同時，對另1口配對井進行射孔、下橋塞等作業(yè)，2口井交互施工、逐段壓裂。

所謂同步壓裂就是使用2套機組對2口或2口以上的配對井同時進行大規(guī)模壓裂作業(yè)。同步壓裂需要更多的協(xié)調(diào)工作、較大的作業(yè)場所和后勤保障，費用較高。

3.2 “井工廠”壓裂作業(yè)設備配套

3.2.1 單套壓裂機組拉鏈壓裂模式

采用獨立的“泵送橋塞—射孔聯(lián)作”泵送流程，單獨采用2～3臺2000或3000型壓裂車進行泵送施工，與主壓裂流程不產(chǎn)生沖突，保證泵送過程的順利進行。設備配套見表2，共需使用31臺套設備。

表2 單套壓裂機組拉鏈壓裂模式的設備配套

注：1)是單井壓裂模式下水功率的1.19倍；2)是單井壓裂模式下水功率的1.38倍。

3.2.2 雙套壓裂機組同步壓裂模式

雙套壓裂機組同步壓裂模式的設備配套見表3，共需使用55臺套設備。

3.3 “井工廠”壓裂技術的應用效果

涪陵頁巖氣田在42個平臺應用了“井工廠”壓裂模式，共計176口井。其中，41個平臺采用了單機組拉鏈壓裂作業(yè)模式，1個平臺采用了雙機組同步壓裂模式。首先在焦頁9#平臺相鄰的焦頁9-1HF井和焦頁9-3HF井進行了單機組拉鏈壓裂作業(yè)模式現(xiàn)場試驗，共壓裂37段，按照單井每天壓裂2段計算，37段的施工周期應為18.5 d，采用“井工廠”拉鏈壓裂，2口井壓裂作業(yè)僅用時11.0 d，同比縮短了41.67%，平均壓裂3.2段/d，創(chuàng)造了連續(xù)6 d每天壓裂4段的工程紀錄，為涪陵頁巖氣田后續(xù)“井工廠”壓裂施工積累了經(jīng)驗。拉鏈壓裂施工統(tǒng)計結(jié)果表明，2口井“井工廠”壓裂模式比單井壓裂模式平均單井施工周期縮短了40.28%，設備轉(zhuǎn)運費減少了42.13%；4口井“井工廠”壓裂模式比單井壓裂模式平均單井施工周期縮短了56.60%，設備轉(zhuǎn)運費減少了40.10%；1套壓裂設備可以滿足同平臺2～4口井拉鏈壓裂施工的需要，設備利用率得到了大幅度提高。

表3 雙套壓裂機組同步壓裂模式的設備配套

注：1)是單井壓裂模式下水功率的2.39倍；2)是單井壓裂模式下水功率的2.79倍。

“井工廠”雙機組同步壓裂模式在焦頁42#平臺進行了首次試驗，實現(xiàn)了4口井兩兩同步壓裂，創(chuàng)造了國內(nèi)頁巖氣單平臺壓裂機組最多(47臺套)、連續(xù)壓裂施工段數(shù)最多(75段)、總加砂量最多(4 306 m3)、總加液量最多(133 283 m3)、平均單井壓裂周期最短(4.25 d)以及單日壓裂施工段數(shù)最多(8段)、單日加液量最多(12 965 m3)、單日加砂量最多(339 m3)等8項施工紀錄。雙機組同步壓裂模式與單機組單井壓裂模式相比，施工效率提高50%以上，壓裂車輛減少35%，試氣周期縮短75 d。

4 撬裝化建站技術

集氣站建設是“井工廠”平臺的最后一道作業(yè)工序。在井場建立單井井口裝置，開采出來的頁巖氣經(jīng)井口節(jié)流降壓后通過管道進入集氣站，在集氣站除砂、氣液分離、增壓和計量后進行外輸。涪陵頁巖氣田開發(fā)初期集氣站設備撬裝化程度不高，集氣站建設周期長，占地面積大，現(xiàn)場設備繁雜，難以滿足涪陵頁巖氣田開發(fā)快完、快試和快投產(chǎn)的要求。因此，對“井工廠”平臺集氣站提出了井場標準化、設備撬裝化、采集監(jiān)控一體化等要求。通過對涪陵頁巖氣田集氣站所需的水套加熱爐、氣水分離器和管匯撬等主要設備進行撬裝化集成優(yōu)化設計，研發(fā)出了適用于涪陵頁巖氣“井工廠”集氣站的水套爐撬、分離器撬、管匯撬等設備：

1) 設計了400 kW雙盤管水套爐，開發(fā)了水套爐撬。滿足了1套水套爐加熱2口井的要求，水套爐撬具備為不同產(chǎn)量和壓力的天然氣加熱、撬體內(nèi)天然氣放空、試壓、工作狀態(tài)自動監(jiān)控、天然氣產(chǎn)量調(diào)節(jié)、工藝參數(shù)遠程傳輸?shù)裙δ堋?/p>

2) 開發(fā)了分離器撬。分離器撬具備清除天然氣中水和固相雜質(zhì)、自動排液、工作狀態(tài)自動監(jiān)控、安全泄放、天然氣和水自動計量等功能。

3) 對相應型號的計量管匯、生產(chǎn)管匯和控制閥組進行組撬，形成了集氣管匯撬。

目前，涪陵頁巖氣田已在焦石壩區(qū)塊建設了16座集氣站，地面集輸設備已經(jīng)基本實現(xiàn)撬裝化。設備在制造廠進行撬裝，減小了現(xiàn)場安裝工作量，每套單井流程建設施工周期縮短了16 d；同時，占地面積減少了190 m2，水套爐每年節(jié)約燃料氣5.0×104m3以上。撬裝設備美觀且操作方便，為氣田安全、高效生產(chǎn)奠定了物資基礎。

5 結(jié)論與認識

1) 山地“井工廠”布局優(yōu)化設計技術實現(xiàn)了頁巖氣儲層資源利用最大化和地面土地的集約利用，“井工廠”鉆井與壓裂作業(yè)模式和撬裝建站技術實現(xiàn)了設備利用率最大化，極大縮短了作業(yè)時間，降低了工程成本。

2) 研究形成的適用于涪陵頁巖氣田的單鉆機2～4井和雙鉆機5～8井“井工廠”的鉆井模式、單機組拉鏈式“井工廠”壓裂與雙機組同步“井工廠”壓裂模式，實現(xiàn)了涪陵頁巖氣田當年完成建平臺、鉆井、壓裂、試氣、投產(chǎn)的開發(fā)需求。

3) 山地“井工廠”技術為涪陵頁巖氣田50×108m3/a一期產(chǎn)能建設的圓滿完成提供了強有力的技術支撐，并成為涪陵頁巖氣國家級示范區(qū)的核心技術之一，也成為開發(fā)非常規(guī)油氣藏的一種重要管理模式，對中國其他地區(qū)的頁巖氣開發(fā)建設提供了重要的借鑒和引領作用。

[1] HUMMES O,BOND P R,SYMONS W,et al.Using advanced drilling technology to enable well factory concept in the Marcellus shale[R].SPE 151466,2012.

[2] BROWN K M,BEATTIE K,KOHUT C.High-angle gyro-while-drilling technology delivers an economical solution to accurate wellbore placement and collision avoidance in high-density multilateral pad drilling in the Canadian oil sands[R].SPE 151431,2012.

[3] 劉社明，張明祿，陳志勇，等.蘇里格南合作區(qū)工廠化鉆完井作業(yè)實踐[J].天然氣工業(yè)，2013，33(8)：64-69.

LIU Sheming,ZHANG Minglu,CHEN Zhiyong,et al.Factory-like drilling and completion practices in the joint gas development zone of the South Sulige Project[J].Natural Gas Industry,2013,33(8)：64-69.

[4] 趙文彬.大牛地氣田DP43水平井組的井工廠鉆井實踐[J].天然氣工業(yè)，2013，33(6)：60-65.

ZHAO Wenbin.Drilling practice of a well plant in the cluster horizontal wells of DP43 in the Daniudi Gas Field,Ordos Basin[J].Natural Gas Industry,2013,33(6)：60-65.

[5] 李克智，何青，秦玉英，等.“井工廠”壓裂模式在大牛地氣田的應用[J].石油鉆采工藝，2013，35(1)：68-71.

LI Kezhi,HE Qing,QIN Yuying,et al.Application of “well plant” fracturing mode in Daniudi Gas Field[J].Oil Drilling & Production Technology,2013,35(1)：68-71.

[6] 李鹴，Hii King-Kai，Todd Franks，等.四川盆地金秋區(qū)塊非常規(guī)天然氣工廠化井作業(yè)設想[J].天然氣工業(yè)，2013，33(6)：54-59.LI Shuang,KING-KAI H,FRANKS T,et al.Design highlights of factory-like production of unconventional natural gas wells in the Jinqiu Block,Sichuan Basin[J].Natural Gas Industry,2013,33(6)：54-59.

[7] 張金成，孫連忠，王甲昌，等.“井工廠”技術在我國非常規(guī)油氣開發(fā)中的應用[J].石油鉆探技術，2014，42(1)：20-25.

ZHANG Jincheng,SUN Lianzhong,WANG Jiachang,et al.Application of multi-well pad in unconventional oil and gas development in China[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(1)：20-25.

[8] 牛新明.涪陵頁巖氣開發(fā)鉆井技術難題及對策[J].石油鉆探技術，2014，42(4)：1-6.

NIU Xinming.Drilling technology challenges and resolutions in Fuling Shale Gas Field[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(4):1-6.

[9] 周賢海.涪陵焦石壩區(qū)塊頁巖氣水平井鉆井完井技術[J].石油鉆探技術，2013，41(5)：26-30.

ZHOU Xianhai.Drilling & completion techniques used in shale gas horizontal wells in Jiaoshiba Block of Fuling Area[J].Petroleum Drilling Techniques,2013,41(5)：26-30.

[10] 王志剛.涪陵焦石壩地區(qū)頁巖氣水平井壓裂改造實踐與認識[J].石油與天然氣地質(zhì)，2014，35(3)：425-430.

WANG Zhigang.Practice and cognition of shale gas horizontal well fracturing stimulation in Jiaoshiba of Fuling Area[J].Oil & Gas Geology,2014,35(3)：425-430.

[11] 路保平.中國石化頁巖氣工程技術進步及展望[J].石油鉆探技術，2013，41(5)：1-8.

LU Baoping.Sinopec engineering technical advance and its developing tendency in shale gas[J].Petroleum Drilling Techniques,2013,41(5):1-8.

[12] 艾軍，張金成，臧艷彬，等.涪陵頁巖氣田鉆井關鍵技術[J].石油鉆探技術，2014，42(5)：9-15.

AI Jun,ZHANG Jincheng,ZANG Yanbin,et al.The key drilling technologies in Fuling Shale Gas Field[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(5)：9-15.

[13] 周賢海，臧艷彬.涪陵地區(qū)頁巖氣山地“井工廠”鉆井技術[J].石油鉆探技術，2015，43(3)：45-49.

ZHOU Xianhai,ZANG Yanbin.Application of “well factory” drilling technology in the Fuling Shale Gas Field[J].Petroleum Drilling Techniques,2015,43(3)：45-49.

[編輯 令文學]

Multi-Well Pad Technology in the Fuling Shale Gas Field

ZHANG Jincheng1，AI Jun2，ZANG Yanbin1，YANG Haiping3，CHEN Xiaofeng1

(1.Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering,Beijing,100101,China；2.Sinopec Chongqing Fuling Shale Gas Exploration and Development Company, Chongqing, 408014, China；3. No.1 Drilling Company, Sinopec Jianghan Oilfield Service Corporation, Qianjiang, Hubei, 433123, China)

The Fuling Shale Gas Field is the first commercial development of shale gas in China and thus is now a national demonstration area. After three years of research and development, the Gas Field had developed “multi-well pad” technologies to cope with requirements presented by shale gas developed in complex mountain areas. These technologies could significantly reduce the time and costs required for the development of shale gas. This paper reviews key “multi-well pad” technologies developed in the Fuling Shale Gas Field from four aspects: first, optimized deployment and design of well patterns, second, drilling operations in the “multi-well pad” system for shale gas development, third, fracturing operations in the “multi-well pad” system for shale gas development and fourth, construction or skid-mounted stations. Field tests and application performances showed that the combination of “multi-well pad” drilling operations involving a single rig for 2-4 wells or two rigs for 5-8 wells with zipper fracturing with one fracturing unit or synchronous fracturing with two fracturing units could fully satisfy development demands related to accomplish of platform construction, drilling, fracturing, well testing and commercial production within the same year. In addition to providing construction of 50×108m3productivity in Phase 1 development of the Fuling Shale Gas Field with reliable technical supports, the “multi-well pad” system has become the core technology for economic development of shale gas fields. In fact, these technologies might provide necessary guidance for large-scale development of shale gas in China.

shale gas； multi-well pad； drilling； fracturing； skid-mounted； Fuling Shale Gas Field

2015-12-25；改回日期：2016-03-07。

張金成(1963—)，男，河南社旗人，1985年畢業(yè)于華東石油學院鉆井工程專業(yè)，1988年獲石油大學(北京)油氣田開發(fā)工程專業(yè)碩士學位，2007年獲中國科學院力學研究所工程力學專業(yè)博士學位，教授級高級工程師，主要從事深井超深井鉆井提速技術、頁巖氣鉆井技術與鉆井工程設計方面的研究工作。E-mail：zhangjc.sripe@sinopec.com。

中國石化科技攻關項目“頁巖氣‘井工廠’技術研究”(編號：P13138)部分研究內(nèi)容。

?鉆井完井?

10.11911/syztjs.201603002

TE249;TE371

A

1001-0890(2016)03-0009-07