我國非常規(guī)油氣資源潛力巨大，無論是中部的鄂爾多斯盆地和四川盆地，還是西部的塔里木、準噶爾、吐哈盆地，以及東部的松遼、渤海灣海域盆地等均有廣泛分布。在全球低油價對非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)帶來巨大沖擊的今天，非常規(guī)油氣資源鉆完井降本增效更加急迫。

　　我國非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)之初，存在配套設(shè)備儀器利用率低、施工周期長、工程成本過高等問題，嚴重制約了我國非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)進程。縱覽北美非常規(guī)油氣尤其是頁巖氣革命的進程，“工廠化作業(yè)模式”作為三大核心技術(shù)之一，在提高生產(chǎn)效率、降低工程成本方面發(fā)揮了巨大作用。

　　中國石化從2011年開始相繼在致密砂巖油氣藏、煤層氣藏、頁巖氣藏進行“井工廠”模式的探索與應(yīng)用，并于2013年啟動了“頁巖氣井工廠技術(shù)研究”重大科技攻關(guān)項目，逐步形成了適合我國特點的“井工廠”技術(shù)。

　　下面在介紹“井工廠”模式在我國幾個非常規(guī)油氣藏區(qū)塊探索應(yīng)用的基礎(chǔ)上，重點介紹了“井工廠”模式在涪陵頁巖氣田的研究與應(yīng)用情況，以期為進一步促進我國“井工廠”模式的研究與推廣應(yīng)用提供借鑒和參考。

　　何謂“井工廠”？

　　“井工廠”的概念起源于北美，最早是美國為了提高作業(yè)效率、降低工程成本，將大機器生產(chǎn)的流水作業(yè)線方式移植來用于非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)。“井工廠”技術(shù)可以概括為：在同一地區(qū)集中布置大批相似井，使用大量標準化的裝備或服務(wù)，以生產(chǎn)或裝配流水線作業(yè)的方式進行鉆井和完井的一種高效低成本的作業(yè)模式。其主要特點體現(xiàn)為：系統(tǒng)化、流程化、批量化、標準化、自動化、效益最大化。

　　涪陵“井工廠”技術(shù)領(lǐng)跑國內(nèi)頁巖氣開發(fā)

　　涪陵的“井工廠”施工模式目前處于什么水平？

　　“中國石化研究形成的山地‘井工廠’技術(shù)達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，應(yīng)用規(guī)模和效果走在了國內(nèi)前列。”日前，在涪陵頁巖氣田鉆完井技術(shù)研討會上，來自中國石化石油工程技術(shù)研究院的張金成專家如是說。

　　從資源有效動用率、土地節(jié)約面積、鉆機移動效率、設(shè)備利用率、工藝流程優(yōu)化等方面，全面對比國內(nèi)外“井工廠”模式，涪陵頁巖氣田無疑都實現(xiàn)了“建成示范、走在前列”的初衷。

　　探索——走“中國特色井工廠”之路

　　涪陵頁巖氣田繼2012年取得重大發(fā)現(xiàn)后，進入試驗評價階段。一口口高產(chǎn)井帶給人們振奮之余，還留下一個大大的問號：面對非常規(guī)資源勘探開發(fā)施工周期長、工程成本高等難題，如何充分利用“井工廠”技術(shù)優(yōu)勢實現(xiàn)氣田經(jīng)濟高效開發(fā)？

　　在全面對比涪陵與北美類似區(qū)塊的情況后，有關(guān)專家得出結(jié)論：涪陵頁巖氣地表特征、儲層埋深和儲層復(fù)雜程度與北美相比有很大不同，其勘探開發(fā)難度更大，不能簡單復(fù)制北美頁巖氣工程技術(shù)，急需形成適合我國頁巖氣特點的“井工廠”技術(shù)體系。

　　走“中國特色井工廠”之路成為必然，一切只能摸著石頭過河。那么，“石頭”在哪里？

　　從規(guī)劃“藍圖”入手，涪陵頁巖氣公司與中國石化工程院等單位一道，對氣田地質(zhì)、工程實行一體化設(shè)計。他們堅持動用頁巖氣儲量資源的原則，根據(jù)目前水平井鉆井能力，提出了經(jīng)濟型“井工廠”平臺布局方法、全覆蓋交叉式布井方法、正反向?qū)ΨQ式及魚鉤式井眼軌道設(shè)計方法。工程設(shè)計按照“流水線作業(yè)，實現(xiàn)無縫銜接”的思路，對鉆機運移方式、作業(yè)流程、鉆井液的重復(fù)利用等展開研究。

　　為滿足“井工廠”作業(yè)對鉆機快速移動的要求，他們加快設(shè)備升級改造工作，在焦頁5號平臺，開展應(yīng)用軌道平移技術(shù)順利完成大型鉆機整體搬遷，為實施“井工廠”鉆井作業(yè)積累了寶貴經(jīng)驗。

　　實踐——流程再造，工藝優(yōu)化

　　焦頁30號平臺自2014年2月20日開鉆，就成為萬眾矚目的焦點。在鉆井隊隊長曹華的記憶里，最多的時候，他們一天要接待五六撥來參觀“井工廠”的人。

　　在涪陵頁巖氣田拉開一期產(chǎn)建序幕之際，涪陵工區(qū)采用“井工廠”模式的鉆井平臺變成現(xiàn)實。4月4日，焦頁9號平臺，“井工廠”拉鏈式壓裂試驗也隨之展開。

　　“當時我們預(yù)測‘井工廠’鉆井平均單井周期81天，許多人都覺得這是不可能完成的任務(wù)。”涪陵頁巖氣公司鉆井工程項目部主任艾軍回憶說。

　　最終，焦頁30號平臺平均單井完井周期51天，平均完井周期同比縮短22天，油基鉆井液使用量同比減少41.46%；焦頁9號平臺井工廠交叉壓裂提高施工效率達到40%以上，同比少動用35%的壓裂車輛。

　　成功的意義不僅體現(xiàn)在數(shù)據(jù)上。從逐口井作業(yè)模式，轉(zhuǎn)為平臺批量化流水線模塊作業(yè)模式，帶來的是流程再造的挑戰(zhàn)。工程技術(shù)人員密切配合，分解傳統(tǒng)施工流程，創(chuàng)新性地按時間、空間、設(shè)備進行重新組合，并建立了一套完整的行業(yè)規(guī)范，為標準化鉆井、壓裂施工提供了規(guī)范保障。

　　“施工中，各井段的鉆具組合、螺桿類型、鉆井參數(shù)等被逐漸固化成統(tǒng)一標準，人人都干標準活成為現(xiàn)實。”曹華對此深有體會。

　　有了規(guī)范化施工的依據(jù)，涪陵“井工廠”模式得以全面推廣。涪陵頁巖氣公司隨后在17個平臺67口井應(yīng)用“井工廠”模式。焦頁42號平臺4口井同步壓裂施工，創(chuàng)造了國內(nèi)單平臺壓裂機組最多、連續(xù)施工壓裂段數(shù)最多等8項施工紀錄。

　　完善——創(chuàng)新之路無盡頭

　　在焦頁1號集氣站，細心的參觀者發(fā)現(xiàn)，每一臺撬裝裝置外觀都不一樣。

　　“這是撬裝化設(shè)備技術(shù)不斷進步的見證，比如匯管撬的閥門開關(guān)，的就比第一代減少了10個，在確保安全的前提下，操作更加簡便。”涪陵頁巖氣公司負責(zé)采氣工程的劉喬平說。

　　撬裝化建站作為“井工廠”作業(yè)模式的最后一環(huán)，其演變歷程同樣是創(chuàng)新驅(qū)動氣田高效開發(fā)的生動體現(xiàn)。為了加快一期產(chǎn)建步伐，涪陵頁巖氣公司技術(shù)中心與相關(guān)單位一道，不斷改進設(shè)計方案，將原本逐一設(shè)計、分開采購、分散擺放、現(xiàn)場安裝的各種設(shè)備，變?yōu)榻y(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一廠商、統(tǒng)一規(guī)格的設(shè)備，并提前合理集成、高效快捷地安裝在一起，達到地面集輸設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、便于管理，節(jié)省占地面積，減少現(xiàn)場安裝，縮短集氣站建設(shè)周期，降低后期維護成本的目的。截至目前，集輸站地面工程撬裝技術(shù)成果已在涪陵頁巖氣田100多口井推廣應(yīng)用，占總數(shù)的98%以上。

　　從去年試點到今年大面積推廣，涪陵“井工廠”模式創(chuàng)造了令人驚嘆的“涪陵速度”。一次次被改寫的施工紀錄，標志著涪陵“井工廠”模式正日趨走向成熟。

　　在涪陵頁巖氣田的探索應(yīng)用

　　涪陵頁巖氣田是我國投入商業(yè)化開發(fā)的頁巖氣示范區(qū)，如果采用單井或叢式井開發(fā)模式，開發(fā)周期長、工程成本高、經(jīng)濟效益差。

　　2014年，涪陵頁巖氣田在焦頁30號平臺率先開展了“井工廠”試驗。共布置4口井，成單排排列，井口間距10米，采用一臺輪軌式橫向移動的50型鉆機。2月20日開鉆，9月1日完鉆，完鉆井深分別為4506米、4188米、4238米和4055米。整個平臺僅用118天完成鉆井作業(yè)，四口井平均建井周期53.70天，比同期井縮短了28.1天，縮短了34.35%；平均搬安時間3.16天，比同期井縮短了5.03天，同比縮短了61.42%；平均中完作業(yè)時間6.10天，比同期井縮短了7.61天，同比縮短了55.51%；平均使用油基鉆井液240立方米，比同期井減少170立方米，同比減少了41.46%。現(xiàn)場試驗獲得巨大成功。

　　此后在17個平臺67口井推廣應(yīng)用了“井工廠”模式，現(xiàn)已基本形成了一套適合涪陵頁巖氣田高效開發(fā)的山地特點“井工廠”模式。這種開發(fā)模式極大地提高了作業(yè)效率、縮短了開發(fā)周期、降低了開發(fā)成本，為涪陵頁巖氣田年50億立方米一期產(chǎn)能建設(shè)的順利完成提供了強有力的技術(shù)支撐。

　　涪陵頁巖氣田山地特色“井工廠”技術(shù)

　　中國石化以“工程一體化”為基本理念，以“全過程低成本”為優(yōu)化目標，按照“學(xué)習(xí)-引進-消化-吸收-再創(chuàng)新”的思路，通過關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和現(xiàn)場實踐，形成了一套適合我國山地特色的頁巖氣“井工廠”技術(shù)系列。

　　“井工廠”地面布局與井眼軌道優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

　　形成了以經(jīng)濟型“井工廠”平臺布局方法、全覆蓋交叉式布井方法、正反向?qū)ΨQ式及魚鉤式井眼軌道設(shè)計方法為核心的“井工廠”地面布局與井眼軌道優(yōu)化設(shè)計技術(shù)。實現(xiàn)了地下儲層資源利用最大化，可達100%；地面土地節(jié)約最大化，達80%以上；同時滿足了當年完成建平臺、鉆井、壓裂、試氣、投產(chǎn)的開發(fā)需求。

　　“井工廠”鉆井作業(yè)模式

　　形成了基于防噴器組與鉆機整體移動的鉆井設(shè)備快速移運技術(shù)、以鉆井開次為單元的 “井工廠”流水線作業(yè)模式、鉆井液重復(fù)利用技術(shù)，基于學(xué)習(xí)曲線的“井工廠”鉆井提速技術(shù)等為核心的 “井工廠”高效鉆井作業(yè)模式。焦頁30號平臺平均建井周期53.70天，比同期井縮短了34.35%；平均搬安時間3.16天，比同期井縮短了61.42%；平均中完作業(yè)時間6.10天，比同期井縮短了55.51%；平均使用油基鉆井液240立方米，比同期井減少了41.46%。大大提高了作業(yè)效率，縮短了建井周期。

　　“井工廠”壓裂作業(yè)模式

　　形成了基于“泵送橋塞-射孔聯(lián)作”與壓裂液泵注并行的“井工廠”壓裂設(shè)備配套方案與地面布局方案，基于單套壓裂機組的拉鏈式壓裂模式，基于雙套壓裂機組的同步式壓裂模式為核心的 “井工廠”壓裂作業(yè)模式。兩口井拉鏈式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(shè)備轉(zhuǎn)運費減少了42.13%；4口井拉鏈十同步式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(shè)備轉(zhuǎn)運費減少了40.10%。同步式壓裂模式與單井壓裂模式相比，施工效率提高50%以上，減少壓裂車輛動用35%。

　　“井工廠”撬裝化建站技術(shù)

　　形成了以加熱爐、氣水分離器、匯管撬及調(diào)壓設(shè)備等為一體的撬裝集成設(shè)計技術(shù)，研制出了適用于涪陵頁巖氣“井工廠”集輸站的加熱爐撬、分離器撬、匯管撬和調(diào)壓撬等設(shè)備。目前涪陵頁巖氣田地面集輸設(shè)備已經(jīng)基本實現(xiàn)了撬裝化。每套單井流程建設(shè)施工周期減少了16天，占地面積減少了190平方米。

　　截至目前，制定行業(yè)標準兩項、中國石化企業(yè)標準3項，申報發(fā)明專利5項，發(fā)表論文15篇，其核心技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)，在涪陵頁巖氣田一期50億立方米產(chǎn)能建設(shè)中發(fā)揮了重要作用，在業(yè)界形成了較大的影響力。

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