孫鵬

摘要：在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中，為了更好的提升工作效率，研發(fā)了出了很多新型鉆井技術(shù)，其中井工廠鉆井技術(shù)就是其中一。在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中，通過(guò)井工廠鉆井技術(shù)應(yīng)用，可以更好的節(jié)約成本。本文主要對(duì)“井工廠”開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)和我國(guó)“井工廠”鉆井技術(shù)發(fā)展建議進(jìn)行了闡述，以供參考。

關(guān)鍵詞： 頁(yè)巖氣; 井工廠; 鉆井技術(shù)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)力度逐步加大。北美頁(yè)巖氣“井工廠”開(kāi)發(fā)模式表明，“井工廠”技術(shù)能夠有效提高作業(yè)效率，縮短投產(chǎn)周期，降低開(kāi)發(fā)成本?！熬S”鉆井技術(shù)作為“井工廠”技術(shù)的重要組成部分，在頁(yè)巖氣高效開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用?！熬S”鉆井是以叢式水平井組的安全、快速、高效鉆井為目標(biāo)，采用一系列先進(jìn)的鉆完井技術(shù)和裝備，利用可重復(fù)的井眼設(shè)計(jì)和對(duì)井下風(fēng)險(xiǎn)情況的有效控制，實(shí)現(xiàn)高效低成本鉆井的一種作業(yè)方式。借鑒北美頁(yè)巖氣成功鉆井經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層特征和鉆井現(xiàn)狀，開(kāi)展了國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究，以促進(jìn)我國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化開(kāi)發(fā)。

1“井工廠”鉆機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

相對(duì)于常規(guī)鉆機(jī)，“井工廠”鉆機(jī)主要特點(diǎn)為：

（ 1） 鉆機(jī)具有多向、高效移動(dòng)性能，能在任意井位間移動(dòng)，縮短了拆卸、搬遷和安裝等時(shí)間;

（ 2） 鉆機(jī)配備管柱自動(dòng)化處理裝備，自動(dòng)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(xiǎn)，也降低了作業(yè)成本;

（ 3） 鉆機(jī)具有結(jié)構(gòu)模塊性強(qiáng)、占地面積小的特點(diǎn)，滿(mǎn)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(jī)噪聲小、污染輕，對(duì)環(huán)境具有積極保護(hù)作用。

2“井工廠”開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 井場(chǎng)部署

區(qū)塊“工廠化”模式布井的原則是用盡可能少的井場(chǎng)布合理數(shù)量的井，以?xún)?yōu)化征地費(fèi)用及鉆井費(fèi)用。單個(gè)井場(chǎng)占地面積由井組數(shù)決定，一個(gè)井場(chǎng)中設(shè)計(jì)的井組數(shù)越多，井場(chǎng)面積越大，需要綜合考慮鉆井和壓裂施工車(chē)輛及配套設(shè)施的布局。地面工程的設(shè)計(jì)需要考慮工程和環(huán)境的影響，為“井工廠”開(kāi)發(fā)提供保障，同時(shí)使占地面積最小化。需要考慮的因素有以下幾點(diǎn)：①滿(mǎn)足區(qū)塊開(kāi)發(fā)方案和頁(yè)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;③考慮鉆井能力和井眼軌跡控制能力;④最大程度觸及地下頁(yè)巖氣藏目標(biāo);⑤考慮當(dāng)?shù)氐匦蔚孛玻鷳B(tài)環(huán)境，以及水文地質(zhì)條件，滿(mǎn)足有關(guān)安全環(huán)保的規(guī)定。

2.2批量化作業(yè)

“井工廠”采用可移動(dòng)鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)快速批量化鉆井，對(duì)于800 m 的表層段，鉆完只需要60 h。同平臺(tái)的多口井依次一開(kāi)、固井，然后移動(dòng)鉆機(jī)對(duì)其他井一開(kāi)、固井，二開(kāi)、固井，依次類(lèi)推，鉆井、固井、測(cè)井工序間無(wú)停待，充分利用設(shè)備和非鉆井作業(yè)時(shí)間，提高鉆井效率。在鉆進(jìn)時(shí)不需要改變泥漿體系和鉆具組合，節(jié)省了鉆井液配制時(shí)間和安裝鉆具組合時(shí)間，重復(fù)利用鉆井液，大大減少了鉆井液開(kāi)支。

“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(xiàn)法則，通過(guò)批量化作業(yè)對(duì)鉆井過(guò)程進(jìn)行重復(fù)風(fēng)險(xiǎn)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(duì)待鉆井進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，控制鉆井風(fēng)險(xiǎn)。

2.3可移動(dòng)鉆機(jī)

為了適應(yīng)頁(yè)巖氣“井工廠”開(kāi)發(fā)需要，國(guó)外公司開(kāi)發(fā)出了全液壓可移動(dòng)鉆機(jī)?？梢苿?dòng)鉆機(jī)系統(tǒng)以液缸作為提升系統(tǒng)，并由全套液壓動(dòng)力系統(tǒng)取代以往的絞車(chē)、井架等設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪音小、污染少、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，可大幅提高作業(yè)效率、降低作業(yè)成本。相對(duì)于常規(guī)鉆機(jī)來(lái)說(shuō)，該鉆機(jī)具有以下優(yōu)勢(shì)：①高移動(dòng)性能。采用底座整體移動(dòng)技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化鉆機(jī)移動(dòng)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的自由移動(dòng)，減少了鉆機(jī)的拆卸、搬遷、安裝等時(shí)間;②自動(dòng)化。采用電、液、氣一體化智能控制技術(shù)、嵌入自動(dòng)鉆井的力學(xué)計(jì)算程序的數(shù)字計(jì)算機(jī)鉆井界面、精確的定位控制和遠(yuǎn)程控制等;③減少作業(yè)人員。鉆井操作只需要配備4 名人員，鉆臺(tái)幾乎所有的操作都由司鉆完成，另外配備地面及其它輔助人員3 名即可進(jìn)行鉆井生產(chǎn)作業(yè)。

2.4鉆井液循環(huán)利用和鉆屑處理技術(shù)

針對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層敏感性強(qiáng)，層理裂縫豐富，安全鉆井液密度窗口窄等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)頁(yè)巖儲(chǔ)層鉆井一般采用具有抑制性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、有利于保護(hù)儲(chǔ)層等特點(diǎn)的油基鉆井液，但是成本較高，后期環(huán)境保護(hù)壓力大。而“井工廠”鉆井模式可以多次利用鉆井液，降低成本。通過(guò)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(jī)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(guò)實(shí)驗(yàn)確定主乳化劑、輔乳化劑、親油膠體（瀝青、有機(jī)土和有機(jī)皂）、氯化鈣、儲(chǔ)備堿等的加量來(lái)處理鉆井液。

“井工廠”鉆井模式井位集中，利于對(duì)含油鉆屑的集中處理。對(duì)含油鉆屑的處理是頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的一大難題，目前國(guó)內(nèi)外比較成熟的技術(shù)有回注法、焚燒法、鉆屑清洗技術(shù)、熱處理法等，但是，回注法必須有合適的地層，而且處理不當(dāng)會(huì)對(duì)地層造成污染，焚燒法對(duì)環(huán)境存在二次污染，鉆屑清洗技術(shù)可以降低固相鉆屑的含油量，卻又產(chǎn)生了更難處理的含油廢水;目前使用較多的是熱處理法，但熱解析處理需要較高的系統(tǒng)溫度，故而存在能耗大、現(xiàn)場(chǎng)操作風(fēng)險(xiǎn)高、控制系統(tǒng)龐大等缺點(diǎn)。

3我國(guó)“井工廠”鉆井技術(shù)發(fā)展建議

3.1樹(shù)立全過(guò)程成本控制理念，組建協(xié)同工作專(zhuān)家組，確保各環(huán)節(jié)高效安全運(yùn)作。頁(yè)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(xiǎn)普遍較高。因此，必須樹(shù)立成本控制理念，從勘探評(píng)價(jià)、開(kāi)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(xì)算，確保各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用。同時(shí)，實(shí)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(guò)協(xié)同工作專(zhuān)家組對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，制定科學(xué)的調(diào)整方案，保證“井工廠”模式科學(xué)高效運(yùn)行。

3.2開(kāi)展個(gè)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(jìn)技術(shù)設(shè)備的推廣，只有配備針對(duì)性強(qiáng)的工具及完整的技術(shù)鏈，才能滿(mǎn)足頁(yè)巖氣藏“井工廠”技術(shù)的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]王敏生，光新軍. 頁(yè)巖氣“井工廠”開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)[J]. 鉆采工藝，2013（5）：1-4+10.

[2]姚健歡，姚猛，趙超，等. 新型“井工廠”技術(shù)開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣優(yōu)勢(shì)探討[J].天然氣與石油， 2014（5）：52-56，10-11.

[3]李文飛，朱寬亮，管志川，等. 大型叢式井組平臺(tái)位置優(yōu)化方法[J]. 石油學(xué)報(bào)， 2011，32（1）：162-166.

[4]牛新明. 涪陵頁(yè)巖氣田鉆井技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策[J]. 石油鉆探技術(shù)，2014（4）：1-6.

（作者單位：中石化中原石油工程公司鉆井二公司）