臧艷彬， 張金成， 趙明琨， 宋 爭(zhēng), 羅 銳

(1.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101；2.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；3.中石化重慶涪陵頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)有限公司，重慶涪陵 408014；4.中石化西南石油工程公司地質(zhì)錄井分公司,四川成都 621000)

?

?鉆井完井?

涪陵頁(yè)巖氣田“井工廠”技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

臧艷彬1,2， 張金成1,2， 趙明琨3， 宋 爭(zhēng)3, 羅 銳4

(1.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101；2.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；3.中石化重慶涪陵頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)有限公司，重慶涪陵 408014；4.中石化西南石油工程公司地質(zhì)錄井分公司,四川成都 621000)

“井工廠”平臺(tái)的布井?dāng)?shù)量和作業(yè)模式會(huì)直接影響“井工廠”技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，而目前缺少“井工廠”技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型。為此，在分析“井工廠”作業(yè)對(duì)鉆前、鉆井以及壓裂等工程成本影響的基礎(chǔ)上，以工程總成本降低最大為目標(biāo)函數(shù)，建立了“井工廠”技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型，并用涪陵頁(yè)巖氣田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算分析。實(shí)例證明，計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)具有較好的一致性；分析發(fā)現(xiàn)，涪陵地區(qū)中淺層頁(yè)巖氣井“井工廠”平臺(tái)最優(yōu)布井?dāng)?shù)量為4～8口，在布井超過(guò)10口的深層頁(yè)巖氣平臺(tái)，最佳作業(yè)模式為“30型鉆機(jī)+70型鉆機(jī)”的流水線(xiàn)雙鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式。研究表明，提出的“井工廠”經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)分析方法，及計(jì)算得到的“井工廠”平臺(tái)最優(yōu)布井?dāng)?shù)量和作業(yè)模式，可為“井工廠”技術(shù)的整體部署和設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

頁(yè)巖氣；井工廠；布井?dāng)?shù)量；作業(yè)模式；經(jīng)濟(jì)性；涪陵頁(yè)巖氣田

近兩年，“井工廠”技術(shù)在中國(guó)石化涪陵頁(yè)巖氣田推廣應(yīng)用100余口井，全面支撐了該頁(yè)巖氣田一期50×108m3產(chǎn)能建設(shè)，并成為涪陵國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)的特色示范技術(shù)之一[1-2]。該技術(shù)顯著縮短了鉆井與壓裂施工周期，節(jié)約了工程費(fèi)用，減少了井場(chǎng)建設(shè)征地面積，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[3-4]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)“井工廠”技術(shù)研究的重點(diǎn)主要集中于“井工廠”優(yōu)化設(shè)計(jì)、鉆井與壓裂裝備配套以及流水線(xiàn)作業(yè)流程優(yōu)化等方面[5-6]，而對(duì)于“井工廠”技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的研究剛剛起步：V.Ogoke等人[7-8]從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度研究了“井工廠”平臺(tái)數(shù)量與工程總成本以及油田凈現(xiàn)值的關(guān)系，司光等人[9]從工程造價(jià)的角度給出了“井工廠”作業(yè)模式下的鉆井、壓裂計(jì)價(jià)方法。但國(guó)內(nèi)外尚未建立“井工廠”布井?dāng)?shù)量和施工模式對(duì)其經(jīng)濟(jì)性影響的定量評(píng)價(jià)方法，導(dǎo)致“井工廠”平臺(tái)在布井?dāng)?shù)量和施工模式選擇時(shí)缺乏理論指導(dǎo)，存在一定的盲目性。為此，筆者在分析“井工廠”作業(yè)對(duì)鉆前、鉆井以及壓裂工程成本影響的基礎(chǔ)上，建立了“井工廠”技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型，探索出一種以最大程度降低工程總成本為目標(biāo)的“井工廠”平臺(tái)布井?dāng)?shù)量?jī)?yōu)化方法，并用涪陵頁(yè)巖氣田實(shí)鉆數(shù)據(jù)進(jìn)行了算例分析，驗(yàn)證了方法的合理性，以期為“井工廠”合理確定布井?dāng)?shù)量和優(yōu)選施工模式提供依據(jù)和參考。

1 “井工廠”技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

1.1 “井工廠”技術(shù)對(duì)鉆前費(fèi)用的影響

“井工廠”平臺(tái)采用集中布井，每個(gè)平臺(tái)一般部署2～32口井，從而大大減少了平均單井的占地面積，并且每個(gè)平臺(tái)只需要修建一條進(jìn)廠公路，平均單井的鉆前修路費(fèi)用也隨之降低。根據(jù)中國(guó)石化鉆前工程定額，叢式井井場(chǎng)每增加一口井其鉆前費(fèi)用按增加10%測(cè)算。因此，“井工廠”鉆井平臺(tái)的單井平均鉆前費(fèi)用計(jì)算公式可表示為：

(1)

式中：QZQ為“井工廠”單井平均鉆前費(fèi)用，萬(wàn)元；qZQ為單井井場(chǎng)鉆前費(fèi)用，萬(wàn)元；N為“井工廠”平臺(tái)布井?dāng)?shù)。

1.2 “井工廠”技術(shù)對(duì)鉆井成本的影響

“井工廠”技術(shù)通過(guò)整體移動(dòng)鉆機(jī)和工序的并行作業(yè)大幅縮短建井周期，減少鉆機(jī)日費(fèi)，但由于采用了集中布井方式，“井工廠”技術(shù)將引起套管和定向費(fèi)用的增加，同時(shí)由于增加了快速移動(dòng)導(dǎo)軌和快速連接管匯等設(shè)備，也將增加額外的鉆井配套設(shè)備費(fèi)用。

1.2.1 對(duì)鉆機(jī)日費(fèi)的影響

“井工廠”技術(shù)的精髓是采用標(biāo)準(zhǔn)化的施工，通過(guò)工序的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)工序并行作業(yè)，從而達(dá)到縮短建井周期的目標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)外根據(jù)“井工廠”施工工序的差異將其分為3種模式：整拖式“井工廠”作業(yè)模式、批量化單鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式和流水線(xiàn)雙鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式。這3種“井工廠”作業(yè)模式的特點(diǎn)及建井周期縮短情況為：

1) 整拖式“井工廠”作業(yè)模式。該模式為鉆機(jī)鉆完一口井全部開(kāi)次后，整體拖運(yùn)至下一口井進(jìn)行鉆井作業(yè)，從而節(jié)省搬遷和安裝時(shí)間的一種“井工廠”作業(yè)模式。

2) 批量化單鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式。采用一部鉆機(jī)按照依次一開(kāi)、依次二開(kāi)、依次三開(kāi)、依次完井的順序完成全部井的鉆井、固井和完井作業(yè)的作業(yè)模式。在該模式下，固井后不候凝，鉆機(jī)直接移動(dòng)到下一口井，鉆井、固井、測(cè)井設(shè)備無(wú)停待，鉆機(jī)移動(dòng)不需要進(jìn)行甩鉆具和組合鉆具作業(yè)，從而縮短了中完時(shí)間。

3) 流水線(xiàn)雙鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式。首先應(yīng)用小鉆機(jī)鉆進(jìn)一開(kāi)井段，在完成一定井?dāng)?shù)一開(kāi)井段后，應(yīng)用大鉆機(jī)開(kāi)始進(jìn)行第一口井二開(kāi)、三開(kāi)等后續(xù)鉆井作業(yè)，即采用大小鉆機(jī)配合的流水線(xiàn)作業(yè)，小鉆機(jī)鉆進(jìn)淺部地層，大鉆機(jī)鉆進(jìn)深部地層，縮短了大鉆機(jī)的作業(yè)時(shí)間，從而減少了鉆機(jī)日費(fèi)。

以涪陵頁(yè)巖氣田水平井為例，根據(jù)工區(qū)搬遷、各開(kāi)次鉆進(jìn)、中完測(cè)井、下套管、固井、候凝等作業(yè)的平均時(shí)間[10]，計(jì)算得到了上述3種“井工廠”作業(yè)模式下建井周期縮短的情況，如圖1所示。

圖1 3種“井工廠”作業(yè)模式縮短建井周期預(yù)測(cè)Fig.1 Expected reduction in drilling times by using three “multi-well pad drilling” modes

由圖1可知，與單井鉆井相比，整拖式“井工廠”作業(yè)模式下，平均單井建井周期縮短5～8 d；批量化單鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式與流水線(xiàn)雙鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式下，平均單井建井周期縮短23～28 d。

1.2.2 對(duì)套管費(fèi)用的影響

在開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣時(shí)，為保證單井控制儲(chǔ)量，各井水平段之間要有一定間距(國(guó)外井間距一般為300～500 m，涪陵頁(yè)巖氣田井間距為600 m)，且為滿(mǎn)足大型壓裂要求，水平段鉆井方位要垂直或近似垂直于最大水平主應(yīng)力方向[10]，而“井工廠”又要求地面井口集中布置，因此頁(yè)巖氣“井工廠”需要采用大偏移距三維井眼軌道設(shè)計(jì)，如圖2所示。

圖2 “井工廠”三維井眼軌道示意Fig.2 3D wellbore trajectory of wells drilled through “multi-well pad”

從圖2可以看出，隨著平臺(tái)布井?dāng)?shù)量增加，橫向偏移距變大，單井的套管用量和費(fèi)用也隨之增加。

1.2.3 對(duì)定向費(fèi)用的影響

隨著“井工廠”平臺(tái)布井?dāng)?shù)量的增加，橫向偏移距變大(見(jiàn)圖2)，定向井段長(zhǎng)度和費(fèi)用也隨之增加，且平臺(tái)布井?dāng)?shù)量越多，平均單井增加的定向井段長(zhǎng)度和費(fèi)用越多。

1.2.4 對(duì)鉆井液費(fèi)用的影響

在“井工廠”作業(yè)模式下，同一開(kāi)次的鉆井液體系相同，全部循環(huán)利用，從而減少鉆井液倒換造成的浪費(fèi)，進(jìn)而降低鉆井液成本。以涪陵地區(qū)三開(kāi)油基鉆井液用量為例[11]，采用“井工廠”作業(yè)模式后，平均單井油基鉆井液費(fèi)用隨著平臺(tái)布井?dāng)?shù)量的變化曲線(xiàn)如圖3所示。

從圖3可以看出：在平臺(tái)布井少于6口時(shí)，隨著平臺(tái)布井?dāng)?shù)量的增加，平均單井鉆井液費(fèi)用顯著降低；平臺(tái)布井超過(guò)8口之后，平均單井油基鉆井液費(fèi)用趨于穩(wěn)定，大約80萬(wàn)元/井。

圖3 “井工廠”平臺(tái)布井?dāng)?shù)量與平均單井油基鉆井液費(fèi)用的關(guān)系Fig.3 The relationship between the quantity of wells deployed on a “multi-well pad” and the volume of oil-based mud for each single well on average

1.2.5 對(duì)鉆機(jī)移動(dòng)裝置及配套設(shè)備費(fèi)用的影響

“井工廠”作業(yè)模式建立在鉆機(jī)快速移動(dòng)的基礎(chǔ)之上，目前鉆機(jī)要實(shí)現(xiàn)其快速移動(dòng)需要配置滑軌、電纜轉(zhuǎn)接房，并且需要添置放噴管線(xiàn)、延長(zhǎng)高架槽等設(shè)備，從而增加了一定費(fèi)用。上述費(fèi)用為一次性投入費(fèi)用，隨著“井工廠”平臺(tái)布井?dāng)?shù)量的增加，分?jǐn)偟矫靠诰系馁M(fèi)用會(huì)逐漸減少。

1.3 “井工廠”技術(shù)對(duì)壓裂成本的影響

“井工廠”壓裂技術(shù)主要是通過(guò)優(yōu)化壓裂生產(chǎn)組織模式，在一個(gè)固定場(chǎng)所，連續(xù)不斷地向地層泵注壓裂液和支撐劑，以加快施工速度、縮短投產(chǎn)周期、降低開(kāi)采成本。一方面，大幅提高壓裂設(shè)備的利用率，縮短設(shè)備動(dòng)遷和管線(xiàn)安拆時(shí)間，減少壓裂罐運(yùn)輸、清洗，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面，方便回收和集中處理壓裂殘液，減少污水排放，重復(fù)利用水資源。

1.3.1 對(duì)壓裂車(chē)組費(fèi)用的影響

國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣水平井單井分級(jí)壓裂施工一般需要3～5 d，其中輔助作業(yè)時(shí)間占60%左右，平均每天可壓裂2～3段?！熬S”壓裂技術(shù)為頁(yè)巖氣有效開(kāi)發(fā)提供了高效運(yùn)行模式，采用交叉或同步壓裂方式不僅節(jié)省了機(jī)械設(shè)備搬遷時(shí)間，同時(shí)大幅縮短了設(shè)備擺放、連接管線(xiàn)、壓裂液罐清洗等輔助作業(yè)時(shí)間，施工效率可提高1倍以上[2]。

1.3.2 對(duì)取水和廢水處理費(fèi)用的影響

頁(yè)巖氣水平井壓裂用的壓裂液主要是滑溜水，用水量極大。據(jù)美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局統(tǒng)計(jì)，2010年單口頁(yè)巖氣井平均用水量為(0.76～2.39)×104t，其中20%～85%的水在壓裂后滯留地下。中國(guó)頁(yè)巖氣多分布在四川、貴州、新疆、松遼等地區(qū)的丘陵和山區(qū)地帶，水資源匱乏，交通運(yùn)輸不便，剩余水資源和壓裂后返排污水回收處理費(fèi)用高[12]?！熬S”壓裂可以重復(fù)利用水資源，大幅減少了污水排放，既保護(hù)了環(huán)境，也節(jié)約了污水處理費(fèi)。

2 “井工廠”技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型

研究與應(yīng)用“井工廠”技術(shù)的最終目標(biāo)是降低工程費(fèi)用，縮短工程周期，“井工廠”優(yōu)化設(shè)計(jì)就是如何在地表和地下井距已知的條件下通過(guò)優(yōu)化“井工廠”平臺(tái)的布井?dāng)?shù)量、“井工廠”鉆機(jī)選型、“井工廠”施工流程等參數(shù)，使頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)工程成本達(dá)到最低。因此，建立“井工廠”技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型的目的和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型的內(nèi)容主要是：計(jì)算評(píng)價(jià)不同井距(300，600和900 m)、不同“井工廠”作業(yè)模式、不同平臺(tái)布井?dāng)?shù)量(2，4，6，…，20)的平均單井費(fèi)用增減量，優(yōu)選出最優(yōu)平臺(tái)布井?dāng)?shù)量和最優(yōu)“井工廠”作業(yè)模式。

為滿(mǎn)足“井工廠”技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的需要，建立了頁(yè)巖氣“井工廠”工程成本增減模型：

(2)

式中：Q為“井工廠”模式下工程費(fèi)用增減量，萬(wàn)元；ΔQZQ為鉆前費(fèi)用增減量，萬(wàn)元；ΔQDR為鉆井費(fèi)用增減量，萬(wàn)元；ΔQFR為壓裂費(fèi)用增減量，萬(wàn)元；ΔQRQ為設(shè)備升級(jí)改造費(fèi)用增加量，萬(wàn)元；ΔQZD為征地費(fèi)用增減量，萬(wàn)元；ΔQL為井場(chǎng)道路修建費(fèi)用增減量，萬(wàn)元；ΔQG為壓裂供水管線(xiàn)建設(shè)費(fèi)用增減量，萬(wàn)元；ΔQR為鉆井日費(fèi)增減量，萬(wàn)元；ΔQM鉆井液費(fèi)用增減量，萬(wàn)元；ΔQC為套管費(fèi)用增減量，萬(wàn)元；ΔQD為定向費(fèi)用增減量，萬(wàn)元；ΔQS為壓裂施工費(fèi)用增減量，萬(wàn)元；ΔQDF為壓裂動(dòng)復(fù)員費(fèi)用增減量，萬(wàn)元；ΔQZS為鉆塞動(dòng)復(fù)員費(fèi)用增減量，萬(wàn)元。

式(2)中各分項(xiàng)的計(jì)算公式如下。

1) 鉆前費(fèi)用增減量計(jì)算公式為：

(3)

2) 鉆井日費(fèi)增減量與建井周期縮短量密切相關(guān)，其計(jì)算公式為：

(4)

式中：CiR為第i開(kāi)次所用鉆機(jī)日費(fèi)，萬(wàn)元/d；ΔTi為第i開(kāi)次建井周期的縮短量，d；i為開(kāi)鉆次序，一開(kāi)、二開(kāi)等；K為單井總開(kāi)次。

3) 考慮鉆井液循環(huán)利用后，“井工廠”平均單井鉆井液費(fèi)用增減量的計(jì)算公式為:

(5)

式中：CiDM為第i開(kāi)次的鉆井液費(fèi)用單價(jià)，萬(wàn)元/m3；Δqi為第i開(kāi)次重復(fù)利用的鉆井液量，m3。

4) 套管費(fèi)用增加量計(jì)算公式為：

(6)

式中：CiC為第i開(kāi)次套管的價(jià)格，萬(wàn)元/t；ΔLi為第i開(kāi)次增加的套管長(zhǎng)度，m；qi第i開(kāi)次套管的線(xiàn)重，t/m。

5) 定向費(fèi)用增加量與增加的定向作業(yè)時(shí)間成正比，其計(jì)算公式為：

(7)

式中：CiD為第i開(kāi)次的定向施工日費(fèi)，萬(wàn)元/d；ΔTi為第i開(kāi)次增加的定向施工時(shí)間，d。

6) “井工廠”設(shè)備改造與升級(jí)費(fèi)用，其計(jì)算公式為：

(8)

式中：QRQ為“井工廠”設(shè)備升級(jí)與改造總費(fèi)用，萬(wàn)元/d。

7) “井工廠”壓裂施工費(fèi)用增減量計(jì)算公式為：

(9)

式中：CiFR為第i口井的壓裂施工費(fèi)用，萬(wàn)元/d；ΔTi為第i口井節(jié)約的壓裂施工時(shí)間，d；i為“井工廠”平臺(tái)井次序。

8) “井工廠”壓裂和鉆塞動(dòng)復(fù)員費(fèi)用增減量的計(jì)算公式分別為：

(10)

(11)

式中：QDF為單井的壓裂動(dòng)復(fù)員費(fèi)用，萬(wàn)元；QZF為單井的鉆塞動(dòng)復(fù)員費(fèi)用，萬(wàn)元。

3 實(shí)例分析

為驗(yàn)證所建“井工廠”技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型的合理性，筆者用涪陵頁(yè)巖氣田礦場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算與分析。算例所用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：地下井距600 m，水平段長(zhǎng)度1 500 m；井身結(jié)構(gòu)、井眼軌道、鉆井液體系、鉆井工藝參數(shù)以及壓裂分段數(shù)量、液量、砂量、施工參數(shù)等工藝參數(shù)的選擇均參考該工區(qū)成熟標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方案[11-12]。

3.1 基準(zhǔn)井選擇

以2013年完鉆的焦頁(yè)X井(未應(yīng)用“井工廠”技術(shù))作為經(jīng)濟(jì)性分析的基準(zhǔn)井。該井鉆井和壓裂均采用工區(qū)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和工藝，該井鉆井周期75 d，分18段壓裂單井工程費(fèi)用78 000萬(wàn)元，其中鉆前及征地費(fèi)用500萬(wàn)元，鉆機(jī)日費(fèi)1 000萬(wàn)元(按照工期85 d測(cè)算)、鉆井液費(fèi)用400萬(wàn)元、定向井服務(wù)費(fèi)120萬(wàn)元，套管費(fèi)用400萬(wàn)元，鉆機(jī)移動(dòng)設(shè)備改造費(fèi)用350萬(wàn)元，壓裂施工費(fèi)用1 000萬(wàn)元(包括壓裂車(chē)輛費(fèi)、配液費(fèi)等)、壓裂試氣動(dòng)復(fù)員費(fèi)用100萬(wàn)元。

3.2 “井工廠”作業(yè)模式經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

根據(jù)涪陵工區(qū)鉆井日費(fèi)、定向日費(fèi)、套管費(fèi)用等定額和涪陵頁(yè)巖氣田“井工廠”作業(yè)施工流程[2-3]，利用式(2)對(duì)“井工廠”模式下的工程費(fèi)用增減情況進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 “井工廠”作業(yè)模式下工程成本計(jì)算結(jié)果

Table 1 Calculated engineering operations costs in “multi-well pad” mode

平臺(tái)布井?dāng)?shù)量/口鉆前費(fèi)用/萬(wàn)元鉆井日費(fèi)/萬(wàn)元鉆井液費(fèi)用/萬(wàn)元套管費(fèi)用/萬(wàn)元定向費(fèi)用/萬(wàn)元鉆機(jī)改造費(fèi)用/萬(wàn)元壓裂作業(yè)費(fèi)用/萬(wàn)元總費(fèi)用/萬(wàn)元2521.97318.00182.2800-143.5030.87878.744705.26322.59273.42-24.18-15.42-71.7546.311189.916759.54324.89303.80-32.22-21.22-47.8351.451286.958780.48318.00318.99-48.36-30.85-35.8854.021302.3910787.06312.26328.10-58.02-36.96-28.7055.571303.7412785.40305.37334.18-72.54-46.27-23.9256.601282.2214777.95298.48338.52-81.66-52.90-20.5057.331259.9016765.73289.30341.78-90.66-57.86-17.9457.881230.3518749.09282.41344.31-96.66-61.73-15.9458.311201.4720728.00278.96346.33-103.86-68.19-14.3558.651166.89

注：正數(shù)表示增，負(fù)數(shù)表示減。

計(jì)算結(jié)果表明，4井式“井工廠”平臺(tái)平均單井鉆井和壓裂工程成本為6 500萬(wàn)元，而基準(zhǔn)井的工程總成本為7 800萬(wàn)元，同比降低1 300萬(wàn)元，模型計(jì)算值為1 189.89萬(wàn)，相對(duì)誤差8.47%。計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)基本相符，說(shuō)明筆者所建立的評(píng)價(jià)模型是合理的、可靠的。

由表1可知：“井工廠”作業(yè)模式下，當(dāng)平臺(tái)布井少于4口時(shí)，工程總費(fèi)用降低值隨著平臺(tái)布井?dāng)?shù)量的增加而大幅增加；當(dāng)平臺(tái)布井超過(guò)6口后，工程總費(fèi)降低值的增加幅度減緩；當(dāng)平臺(tái)布井超過(guò)8口后，隨著平臺(tái)布井?dāng)?shù)量增加，工程總費(fèi)用的降低值反而減少。因此，在目前井網(wǎng)條件和工藝參數(shù)下，涪陵頁(yè)巖氣田“井工廠”作業(yè)模式的最優(yōu)平臺(tái)布井?dāng)?shù)量為4～8口。

3.3 不同“井工廠”作業(yè)模式的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

涪陵頁(yè)巖氣田流水線(xiàn)雙鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式有2種：1)30型小鉆機(jī)+50型大鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式；2)30型小鉆機(jī)+70型大鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式。采用式(2)對(duì)4種“井工廠”作業(yè)模式下工程總費(fèi)用的節(jié)約情況進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 不同作業(yè)模式下工程成本計(jì)算結(jié)果Fig.4 Calculated engineering costs for different work modes

由圖4可知，當(dāng)平臺(tái)布井少于6口時(shí)，批量化單鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式和流水線(xiàn)雙鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式節(jié)約的工程費(fèi)用相近，較整拖式“井工廠”作業(yè)模式節(jié)約工程費(fèi)用的效果更為顯著。當(dāng)平臺(tái)布井超過(guò)10口后，采用“30型鉆機(jī)+70型鉆機(jī)”的流水線(xiàn)雙鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式在節(jié)約工程費(fèi)用方面優(yōu)勢(shì)突出。因此，建議在涪陵頁(yè)巖氣田二期深層頁(yè)巖氣井中探索和試驗(yàn)“30型鉆機(jī)+70型鉆機(jī)”的流水線(xiàn)雙鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式。

4 結(jié)論及建議

1) 以平均單井工程成本降低計(jì)算為目標(biāo)，建立了頁(yè)巖氣“井工廠”技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型，并用涪陵頁(yè)巖氣田礦場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算分析和驗(yàn)證，結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)相符，驗(yàn)證了模型的合理性和可靠性。

2) 計(jì)算結(jié)果表明，“井工廠”作業(yè)模式顯著減少了鉆前工程、鉆井液、壓裂施工等的費(fèi)用及鉆機(jī)日費(fèi)，但增加了套管、定向施工以及鉆機(jī)與壓裂設(shè)備改造等費(fèi)用。通過(guò)該方法，計(jì)算得到的涪陵頁(yè)巖氣田“井工廠”平臺(tái)最優(yōu)布井?dāng)?shù)量為4～8口，最優(yōu)作業(yè)模式為“30型鉆機(jī)+70型鉆機(jī)”的流水線(xiàn)雙鉆機(jī)“井工廠”作業(yè)模式。

3) 建立的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型沒(méi)有考慮投產(chǎn)周期不同而引起的經(jīng)濟(jì)效益變化，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行、投產(chǎn)周期等要求，綜合確定“井工廠”最優(yōu)平臺(tái)布井?dāng)?shù)量。

References

[1] 張金成，孫連忠，王甲昌，等.“井工廠”技術(shù)在我國(guó)非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，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.

[2] 張金成，艾軍，臧艷彬，等.涪陵頁(yè)巖氣田“井工廠”技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2016，44(3)：9-15. ZHANG Jincheng,AI Jun,ZANG Yanbin,et al.Multi-well pad technology in the Fuling Shale Gas Field[J].Petroleum Drilling Techniques,2016,44(3)：9-15.

[3] 周賢海，臧艷彬.涪陵地區(qū)頁(yè)巖氣山地“井工廠”鉆井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，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.

[4] 艾軍，張金成，臧艷彬，等.涪陵頁(yè)巖氣田鉆井關(guān)鍵技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，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.

[5] 劉乃震.蘇53區(qū)塊“井工廠”技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2014，42(5)：21-25. LIU Naizhen.Application of factory drilling technology in Block Su 53[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(5)：21-25.

[6] 陳平，劉陽(yáng)，馬天壽.頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].石油鉆探技術(shù)，2014，42(3)：1-7. CHEN Ping,LIU Yang,MA Tianshou.Status and prospect of multi-well pad drilling technology in shale gas[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(3)：1-7.

[7] OGOKE V,SCHAUERTE L,BOUCHARE G,et al.Simultaneous operations in multi-well pad：a cost effective way of drilling multi wells pad and deliver 8 fracs a day[R].SPE 170744，2014.

[8] KARSAKOV V A.Decision for optimum number of well pads during phase of field development design[R].SPE 171299，2014.

[9] 司光，林好賓，丁丹紅，等.頁(yè)巖氣水平井工廠化作業(yè)造價(jià)確定與控制對(duì)策[J].天然氣工業(yè)，2013，33(12)：163-167. SI Guang,LIN Haobin,DING Danhong,et al.Cost determination and control of factory-like operations of shale gas horizontal wells[J].Natural Gas Industry,2013,33(12)：163-167.

[10] 王顯光，李雄，林永學(xué).頁(yè)巖水平井用高性能油基鉆井液研究與應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2013，41(2)：17-22. WANG Xianguang,LI Xiong,LIN Yongxue.Research and application of high performance oil base drilling fluid for shale horizontal wells[J].Petroleum Drilling Techniques,2013,41(2)：17-22.

[11] 周賢海.涪陵焦石壩區(qū)塊頁(yè)巖氣水平井鉆井完井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，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.

[12] 周德華，焦方正，賈長(zhǎng)貴，等.JY1HF頁(yè)巖氣水平井大型分段壓裂技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2014，42(1)：75-80. ZHOU Dehua,JIAO Fangzheng,JIA Changgui,et al.Large-scale multi-stage hydraulic fracturing technology for shale gas horizontal Well JY1HF[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(1)：75-80.

[編輯 令文學(xué)]

Economic Performance Assessments of Multi-Well Pad Drilling Technology in the Fuling Shale Gas Field

ZANG Yanbin1,2, ZHANG Jincheng1,2, ZHAO Mingkun3, SONG Zheng3, LUO Rui4

(1.SinopecResearchInstituteofPetroleumEngineering,Beijing, 100101,China; 2.StateKeyLaboratoryofShaleOilandGasEnrichmentMechanismsandEffectiveDevelopment,Beijing, 100101,China; 3.SinopecChongqingFulingShaleGasExplorationandDevelopmentCo.Ltd.,Chongqing, 408014,China; 4.SinopecSouthwestPetroleumEngineeringGeologicalLoggingCompany,Chengdu,Sichuan, 621000,China)

The number of wells deployed on a specific work mode of one multi-well pad may directly determine economic performance of multi-well pad drilling technology. Currently, there is no model available for assessment of the economic performance of the technology. In this paper, the impact of the “multi-well pad drilling” operations on engineering costs related to pre-drill, drilling, fracturing and other operations were analyzed. In addition, models to assess economic performances of the drilling technology were established with the reduction in overall cost of project as the objective function. Calculations and analyses were also performed by using field data of the shale gas field in the Fuling Area. Research results showed the calculation results coincided well with field data. It was determined that the optimal quantity of wells deployed on each “multi-well pad drilling” platform in Fuling Area was 4-8 wells. For platforms deployed for development of shale gas in deep formations with over 10 wells, the stream-lined “multi-well pad drilling” platform with two rigs of “Model 30+Model 70” should be considered as the optimal work mode. Research results showed the newly proposed techniques for assessing and analyzing economic performances of the “multi-well pad drilling”, together with resulting optimal number of wells deployed on such platform and corresponding work modes might provide the necessary guidelines for the overall deployment and design of multi-well pad drilling technology.

shale gas; multi-well pad; quantity of wells deployed; work mode; economic performance; Fuling Shale Gas Field

2016-02-15；改回日期：2016-08-26。

臧艷彬(1984—)，男，山東德州人，2006年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程專(zhuān)業(yè)，2011年獲中國(guó)石油大學(xué)(華東)油氣井工程專(zhuān)業(yè)博士學(xué)位，高級(jí)工程師，主要從事頁(yè)巖氣水平井鉆井方面的研究工作。E-mail：zangyb.sripe@sinopec.com。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“涪陵頁(yè)巖氣鉆井技術(shù)示范”(編號(hào)：2016ZX05060003)資助。

10.11911/syztjs.201606005

TE22

A

1001-0890(2016)06-0030-06