陳長衛(wèi)

摘要：“井工廠”技術(shù)可以縮短建井周期，降低鉆井成本，大幅度提高資源及設(shè)備利用率，在頁巖氣等低滲透、低頻位非常規(guī)油氣資源開發(fā)中具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢，并在北美頁巖氣開發(fā)中獲得成功應(yīng)用。本文主要對“井工廠”鉆井關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展建議進行了闡述，以供參考。

關(guān)鍵詞：頁巖氣；井工廠；技術(shù)

頁巖氣的開采比常規(guī)天然氣的壽命和生產(chǎn)周期更長， 因此成為了目前世界各國的主要勘探開發(fā)對象。但是， 頁巖氣也存在一些不利于開發(fā)的特點， 例如儲層低孔、低滲等。為了提

高頁巖氣開發(fā)效率， 新型“井工廠”鉆井技術(shù)應(yīng)運而生。該技術(shù)采用了“ 群式布井、集中施工、流水作業(yè)”的作業(yè)模式， 可以有效實現(xiàn)資源整合、遠程控制及統(tǒng)一管理。

1、“井工廠”鉆機技術(shù)特點

相對于常規(guī)鉆機，“井工廠”鉆機主要特點為：（ 1） 鉆機具有多向、高效移動性能，能在固定井位間任意移動，縮短了拆卸、搬遷和安裝等時間；（ 2） 鉆機配備管柱自動化處理裝備，自動化程度高，作業(yè)效率高，減小了工人作業(yè)量，降低了作業(yè)風(fēng)險，節(jié)約了作業(yè)成本；（ 3） 鉆機具有結(jié)構(gòu)模塊性強、占地面積小的特點，滿足山區(qū)或道路條件差的區(qū)域叢式井作業(yè)要求；

（ 4） 鉆機噪聲小、污染輕，對環(huán)境具有積極保護作用。

2、“井工廠”鉆井關(guān)鍵技術(shù)

2.1井場部署

井場占地量由井組數(shù)決定，一個井場中設(shè)計的井組數(shù)越多，井場面積越大， 需要綜合考慮鉆井和壓裂施工車輛和配套設(shè)施布局。地面工程的設(shè)計需要考慮工程和環(huán)境的影響， 為井工廠開發(fā)提供保障， 同時使占地面積最小化。主要考慮因素： ⑴ 滿足區(qū)塊開發(fā)方案和頁巖氣集輸建設(shè)要求； （2） 充分利用自然環(huán)境、地理地形條件， 盡量減少鉆前工程的難度； ⑶ 考慮鉆井能力和井眼軌跡控制能力； ⑷最大程度觸及地下頁巖氣藏空間面積；（5） 考慮當(dāng)?shù)氐匦蔚孛玻?生態(tài)環(huán)境， 以及水文地質(zhì)條件，滿足有關(guān)安全環(huán)保的規(guī)定。

2.2水平井鉆井技術(shù)

通常頁巖氣采用直井進行開采收效甚微， 改用水平井會得到更好的開采效果： 水平井減少了地面設(shè)施， 避免了一些地面不利條件的影響， 更加有利于與頁巖儲層裂縫接觸，產(chǎn)量可達直井的3一50倍。 ①井眼軌跡控制技術(shù)。井眼軌跡的設(shè)計應(yīng)當(dāng)注意防止井間碰撞， 設(shè)計前要先進行合理的理論設(shè)計與數(shù)值模擬， 然后再進行實地操作， 同時還要隨時觀察和調(diào)整設(shè)計方案， 以保證井眼軌跡的合理性。② 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)。采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)可實現(xiàn)造斜、穩(wěn)斜、著陸、水平段多井段一趟鉆完成， 從而簡化了鉆井步驟、減少了數(shù)據(jù)誤差、增加了鉆井效率。一般在鉆造斜段時采用滑動鉆井、在鉆水平段時采用旋轉(zhuǎn)鉆井。③裸眼完井方式。采用傳統(tǒng)的套管井容易造成天然裂縫的破壞， 特別是固井出現(xiàn)漏失可能造成鉆井開發(fā)顆粒無收；后來人們研發(fā)出了一種新型裸眼完井方式， 該技術(shù)能夠更加有效地發(fā)揮出頁巖天然裂縫和節(jié)理的作用， 從而提高單井產(chǎn)量及采收率。

2.3批量化作業(yè)

“井工廠”采用可移動鉆機實現(xiàn)快速批量化鉆井，對于800 m 的表層段，鉆完只需要60 h。同平臺的多口井依次一開、固井，然后移動鉆機對其它井一開、固井，二開、固井，依次往復(fù)循環(huán)，鉆井、固井、測井工序間無停待，充分利用設(shè)備和非鉆井作業(yè)時間，提高鉆井效率。在鉆進時不需要改變泥漿體系和鉆具組合，節(jié)省了鉆井液配制時間和組裝鉆具組合時間，重復(fù)利用鉆井液，大大減少了鉆井液成本。

“井工廠”鉆井模式是標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)模式，每口井所鉆遇地層性質(zhì)特征、井眼軌道、施工參數(shù)、鉆井液性能等相似或相同?；趯W(xué)習(xí)曲線法則，通過批量化作業(yè)對鉆井過程進行重復(fù)風(fēng)險控制，既有利于增加鉆井施工的熟練程度，也便于利用鄰井資料對待鉆井進行優(yōu)化設(shè)計，控制鉆井風(fēng)險。

2.4可移動鉆機

“井工廠”開發(fā)模式已經(jīng)成為頁巖氣開發(fā)的主流，為了適應(yīng)井口位置的變化，鉆機的移動應(yīng)使用高效井間移運裝置，以實現(xiàn)單列井或固定井井間的鉆機主體滿立根快速移運。我國以改造普通鉆機使其具備快速移運能力為主要方式。軌道滑移式快速移動裝置的原理是在一般鉆機底座下墊有左右兩組滑軌，通過液壓系統(tǒng)推動鉆機在軌道上滑移來實現(xiàn)鉆機整體快速移運。鉆機步履式移運裝置由移運裝置主體和控制橇總成兩大部分組成?？蓪@機主體滿立根整體抬起、平移、下放等，四足裝置可實現(xiàn)鉆機井間高效移動。

2.5鉆井液循環(huán)利用和鉆屑處理技術(shù)

頁巖氣鉆井需要使用大量的鉆井液， 同時涉及到水資源的利用和廢棄鉆井液的處理。特別是在三開鉆進時， 為了防止頁巖井壁發(fā)生坍塌而一般采用油基鉆井液， 鉆井成本較高。井工廠開發(fā)將鉆井液循環(huán)利用。

通過物理、化學(xué)方法清除鉆井液中的巖屑等固相物。物理方法是用高速離心機將油基鉆井液中的固相清除，使其密度下降，然后轉(zhuǎn)井使用?；瘜W(xué)方法是通過實驗確定主乳化劑、輔乳化劑、親油膠體（瀝青、有機土和有機皂）、氯化鈣、儲備堿等的加量來處理鉆井液。

3、我國“井工廠”鉆井技術(shù)發(fā)展建議

3.1樹立全過程成本控制理念，組建協(xié)同工作專家組，確保各環(huán)節(jié)高效安全運作。頁巖氣藏作為“三低”的非常規(guī)資源，新技術(shù)投入大，作業(yè)成本和投資風(fēng)險普遍較高。因此，必須樹立成本控制理念，從勘探評價、開發(fā)方案制定、地面工程建設(shè)到后期調(diào)整等方面精打細算，確保各項技術(shù)經(jīng)濟適用。同時，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)資源共享和資源循環(huán)利用，通過協(xié)同工作專家組對施工參數(shù)進行評價，制定科學(xué)的調(diào)整方案，保證“井工廠”模式科學(xué)高效運行。

3.2借鑒吸收我國海洋平臺鉆井技術(shù)和蘇里格致密氣藏成功開發(fā)經(jīng)驗。國外“井工廠”技術(shù)已取得長足的發(fā)展，我國在學(xué)習(xí)借鑒國外“井工廠”先進技術(shù)的同時，也要不斷總結(jié)分析國內(nèi)的成功經(jīng)驗，如海洋平臺叢式井鉆井技術(shù)和蘇里格模式，形成適應(yīng)我國特殊地質(zhì)環(huán)境的頁巖氣“井工廠”開發(fā)模式。

3.3開展個性化工具及配套技術(shù)的研發(fā)。“井工廠”技術(shù)成功應(yīng)用的關(guān)鍵是先進技術(shù)設(shè)備的推廣，只有配備針對性強的工具及完整的技術(shù)鏈，才能滿足頁巖氣藏“井工廠”技術(shù)的需求。

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（作者單位：中石化西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司）