劉乃震

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司，北京100101）

蘇里格氣田屬于典型的低壓、低滲透、低豐度致密砂巖氣藏，具有大面積含氣、小面積富集的含氣特點，如果采用常規(guī)模式開發(fā)，單井產(chǎn)量低，經(jīng)濟效益差，而采用井工廠技術既能提高生產(chǎn)時效，降低作業(yè)成本，又能提高采收率[1-4］。因此，該氣田蘇53區(qū)塊采用了水平井整體開發(fā)模式進行開發(fā)，并建立了一套工程、地質一體化的配套技術和標準化作業(yè)規(guī)程，為實施“井工廠”作業(yè)模式積累了經(jīng)驗、儲備了技術。2013年，蘇53區(qū)塊進行了大組合平臺“井工廠”技術先導試驗，結合該區(qū)塊的實際地質特征，采取“流水線作業(yè)、批量化施工、程序化控制、規(guī)范化管理”的方式，實現(xiàn)了當年部署井位、當年征地建井場、當年開鉆并完鉆、當年壓裂、當年試氣和當年投產(chǎn)的“6個當年”。在實踐過程中，集成應用先進技術和管理模式，探索出了一套以“方案設計最優(yōu)化、工程技術模板化、施工作業(yè)流程化、作業(yè)規(guī)程標準化、資源利用綜合化、隊伍管理一體化”為核心的“井工廠”作業(yè)模式。

1 方案設計最優(yōu)化

地質研究表明，蘇53區(qū)塊西南部目的層盒8段和山1段平面上連通性好、縱向上有效氣層厚度達40～45m，且產(chǎn)能均得到落實，因此優(yōu)選該區(qū)域作為“井工廠”技術試驗區(qū)。根據(jù)該區(qū)域目的層盒8段和山1段的儲層分布特點[5-6］，為了最大限度地提高控制儲量和動用程度，應用井網(wǎng)和井距優(yōu)化技術，在一個平臺上部署了13口井，包括水平井10口（目的層為盒8段的6口，山1段的4口）、定向井2口和直井1口（見圖1），控制含氣面積5.76km2，控制天然氣地質儲量18.5×108m3。該區(qū)域儲層滲透率低，局部構造微裂縫比較發(fā)育，富含石英或碳酸鹽巖等脆性礦物[7］，具備進行大規(guī)模水力壓裂改造的條件。

圖1 蘇53區(qū)塊大平臺井位部署Fig.1 Well location deployment on a large platform in Block Su 53

井眼軌道設計成中曲率半徑軌道剖面，以方便控制井眼軌跡和鉆進水平段。在前期鉆井實踐的基礎上，將入靶點以上井眼直徑由244.5mm優(yōu)化為215.4mm，靶前距擴大至400～500m。為了解決平臺井的井眼軌跡防碰問題，采用三維繞障技術和隨鉆地質導向技術控制井眼軌跡。通過精細地質建模和油藏數(shù)值模擬，將目的層為盒8段和山1段井的井距優(yōu)化為600m，水平段長度優(yōu)化為1 000m左右。考慮到有利于壓裂造縫，處于盒8段和山1段的水平井眼方位角優(yōu)化為347°和13°（見圖2）。水平井在縱向上的軌跡保持在儲層中部，利于形成上下對稱的人造裂縫，提高波及效率。

針對山1段儲層比較致密的特點，在水平井壓裂過程中，利用暫堵劑在段內進行多裂縫改造，盡可能地增大改造體積；兩口水平井相鄰的裂縫交叉布置，進行同步壓裂，以引發(fā)井間應力干擾，開啟并溝通天然微裂縫，更大程度地增大改造體積；將同步壓裂[8-10］和段內多縫技術[5］相結合，使水平井的改造體積最大化。壓裂時，注入前置液階段采用加入40／70目陶粒的段塞來堵塞天然微裂縫，提高壓裂液效率，同時盡可能多地產(chǎn)生轉向裂縫，提高體積壓裂形成網(wǎng)狀裂縫的概率。平臺上10口水平井的裂縫分布如圖2所示。

圖2 井眼軌跡布局及壓裂裂縫示意Fig.2 Schematic diagram of well trajectory pattern and fractures

2 工程技術模板化

根據(jù)蘇53區(qū)塊不同井段鉆頭的使用情況，綜合考慮鉆頭壽命和鉆速，優(yōu)選出了適用不同井段的鉆頭，總結了一套“1＋2＋2”的技術模板：1）直井段選用1只φ222.3mmPDC鉆頭；2）造斜、扭方位井段選用2只φ215.9mm PDC鉆頭；3）水平段選用2只φ152.4mmPDC鉆頭。由于所選鉆頭均為該區(qū)域相應層段使用效果最好的鉆頭，與螺桿鉆具配合采用隨鉆測量儀，并對各段的鉆進參數(shù)進行了優(yōu)化，機械鉆速、儲層鉆遇率和井眼軌跡控制精度大幅提高。實鉆結果表明：10口水平井平均砂巖鉆遇率和有效厚度鉆遇率分別達到了86.1%和73.4%，高于該區(qū)塊平均水平；6口需三維空間旋轉的水平井一次中靶率達到100%，其中蘇53-82-19H井砂巖鉆遇率和有效儲層鉆遇率均為100%，為目前該區(qū)塊水平井整體開發(fā)唯一一口“雙百井”。

3 施工作業(yè)流程化

鉆井過程中，用1部ZJ30型車載鉆機批量鉆表層，2部ZJ50型機械鉆機鉆直井段、造斜段和水平段。“井工廠”鉆井作業(yè)程序如下：首先鉆A排第1口井（蘇53-82-17H井）的表層，在其固井候凝期間，所用鉆井液可來鉆B排第1口井（蘇53-82-18H1井）的表層；當各排第1口井表層固井完成之后，使用2部ZJ50型機械鉆機分別鉆二開直井段、造斜段和水平段；當兩排第1口井完鉆后通過鉆機平移裝置使鉆井設備移至第2口井重復進行直井段和造斜段施工。通常情況下，2部鉆機同時對10口水平井進行施工，共需50道工序，而“井工廠”作業(yè)只需34道，大大減少了工序數(shù)量，尤其是大幅度減少了井架拆裝次數(shù)?，F(xiàn)場實鉆中，2部ZJ50型機械鉆機從最初豎立到最后拆裝，只經(jīng)歷1次拆裝過程，節(jié)省了大量接甩鉆具和固井候凝時間，實現(xiàn)了“井間提速”和“無縫隙施工”。

壓裂設備一次擺放到位，液罐不用多次吊裝搬運；壓裂前集中上水至蓄水池，只需配備少量緩沖水罐，提高了蓄水池至緩沖水罐的供水能力，保證了壓裂液連續(xù)混配要求；壓裂液連續(xù)混配[11］（見圖3）可為連續(xù)壓裂提供壓裂液保障；速溶胍膠[12-13］可以保證壓裂液性能在短時間內（10min增黏比80%以上）達到施工要求；配備4臺吊車，12臺砂罐車，保證連續(xù)供砂；單井配備7臺2000型或2500型壓裂車，保證連續(xù)泵注。為了提高生產(chǎn)時效，平臺13口井分2批次壓裂，共歷時13d，比常規(guī)單井壓裂施工縮短了10d，共壓裂93段，入井總液量36 405.8m3，加砂總量3 996.7m3，壓裂液連續(xù)混配大幅度減少了液罐數(shù)量，提高了設備利用率。

圖3 壓裂液連續(xù)混配流程Fig.3 Continuous mixing flow chart for fracturing fluids

4 作業(yè)規(guī)程標準化

“井工廠”作業(yè)為鉆井、完井、壓裂、試氣等作業(yè)隊同時作業(yè)。為了確保生產(chǎn)作業(yè)的安全，增強作業(yè)的規(guī)范性，提高作業(yè)的效率，制定了《工廠化鉆完井與壓裂標準化作業(yè)規(guī)程》，該規(guī)程包括地質和工程設計、鉆完井、壓裂、返排、試氣和投產(chǎn)等作業(yè)的規(guī)程。地質設計規(guī)程主要明確富集區(qū)的選取、平臺的設計、井位部署和井筒方位的確定原則；鉆井設計規(guī)程主要包括井身結構設計、井眼軌道設計、鉆頭模板制定、鉆機平移和鉆井設備擺放等內容；鉆井作業(yè)規(guī)程制定了鉆井施工的相關規(guī)范，如批量施工的程序、鉆機平移和鉆井液重復使用的方法等；壓裂規(guī)程以同步壓裂為核心內容，提出了設備擺放的原則，制定了連續(xù)供水、連續(xù)供液、連續(xù)泵注等連續(xù)混配的相關規(guī)范；作業(yè)返排規(guī)程明確了作業(yè)方法和試氣步驟，以及投產(chǎn)作業(yè)等規(guī)程。該規(guī)程不僅明確了“井工廠”作業(yè)各項設計的原則，還制定了各個工種的作業(yè)規(guī)范，為“井工廠”作業(yè)的安全、高效、規(guī)范運行奠定了基礎。

5 資源利用綜合化

生產(chǎn)物資材料的批量準備和每道工序的批量施工作業(yè)是“井工廠”的主要特點，最大程度地節(jié)省時間和重復使用相同的設備與材料，可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。采用平臺布井模式，平臺面積大幅減?。徊捎玫刭|導向和井眼軌跡優(yōu)化技術，最大程度地控制地質儲量；通過“1＋2＋2”鉆頭模板進行施工，降低鉆頭損耗，減少起下鉆次數(shù)；工廠化批量鉆井，提高了鉆井速度，縮短了建井周期；平臺井一開、二開和三開所用鉆井液相同，所用鉆井液可以重復利用；一個平臺數(shù)口井連續(xù)進行壓裂作業(yè)，應用連續(xù)混配技術大幅度減少了地面罐的使用數(shù)量，降低了壓裂液殘留造成的浪費；大大減少了設備搬遷和車輛往返油耗。

6 隊伍管理一體化

按“項目部—工程駐井—井隊”的技術指揮管理網(wǎng)絡，以及反向的信息反饋，有針對性地加強對員工的技術和技能培訓，建立技術難點的快速準確解決機制，措施落實做到有的放矢，推行精準工廠化管理模式，有效降低無效工作時間。

對于重點鉆井工序，項目部組織專業(yè)人員指揮、協(xié)調，從措施、環(huán)節(jié)、設備3方面給予針對性支持，兩個井隊相互配合，安全快速地完成鉆井施工；壓裂施工中，根據(jù)班組和崗位劃分屬地，實行分工明確的屬地管理，以儀表車為中心形成溝通網(wǎng)絡，做到崗位間交流無障礙、溝通無誤差，確保連續(xù)施工。

7 應用效果分析

平臺面積0.06km2，比常規(guī)征地節(jié)約70%，管線長度減少6.5km，供水井減少9口；10口水平井平均機械鉆速11.5m／h，平均鉆井周期29.2d，平均建井周期34.6d，與2012年同區(qū)塊未采用“井工廠”技術的水平井相比，機械鉆速提高了31.3%，鉆井周期和建井周期分別縮短了45.2%和44.6%；重復利用鉆井液2 100m3；壓裂液殘余浪費減少377m3。按同期的價格計算，共可節(jié)約各項費用800余萬元。

圖4為截至2014年3月15日平臺13口井相應的日產(chǎn)氣量和累計產(chǎn)氣量。由圖4可知，平臺13口井累計產(chǎn)氣量10 500.17×104m3，平均產(chǎn)氣量97.231×104m3／d，其中水平井累計產(chǎn)氣量9 801.28×104m3，平均單井產(chǎn)氣量9.076×104m3／d，同步壓裂6口水平井的平均單井產(chǎn)氣量9.873×104m3／d，其余4口水平井的平均單井產(chǎn)氣量7.88×104m3／d；2口定向井和1口直井累計產(chǎn)氣量698.89×104m3，平均單井產(chǎn)氣量2.157×104m3／d。

對于蘇53區(qū)塊致密砂巖氣藏，水平井相對于直井具有巨大的產(chǎn)能優(yōu)勢，其日產(chǎn)氣量是直井的4.21倍，進行同步壓裂水平井的平均日產(chǎn)氣量更高?？梢姡嗫谒骄g進行同步壓裂是開發(fā)致密砂巖氣藏的發(fā)展趨勢。

8 結論及建議

1）“井工廠”作業(yè)減少了井場建設、鉆完井和壓裂費用，縮短了鉆完井和壓裂周期，有利于集中管理及維護，是蘇里格氣田產(chǎn)能建設的發(fā)展方向。

2）“井工廠”作業(yè)是一個系統(tǒng)工程，在確保安全環(huán)保的基礎上，提高了工作效率和經(jīng)濟效益。

3）建議進一步開展油藏精細描述研究和相關技術應用，進行“拉鏈式”壓裂技術和裂縫監(jiān)測技術研究。

4）“井工廠”作業(yè)在蘇里格氣田蘇53區(qū)塊的成功實施，為進一步推廣和完善“井工廠”作業(yè)在非常規(guī)油氣藏的應用積累了寶貴經(jīng)驗。

圖4 大平臺13口井的日產(chǎn)氣量和累產(chǎn)氣量統(tǒng)計Fig.4 Statistics of daily production and cumulative production for 13wells on the platform

[1]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，etal.Applica-tion of multi-well pad in unconventional oil and gas development in China[J］.Petroleum Drilling Techniques，2014，42（1）：20-25.

[2]何明舫，馬旭，張燕明，等.蘇里格氣田“工廠化”壓裂作業(yè)方法[J］.石油勘探與開發(fā)，2014，41（3）：349-353.He Mingfang，Ma Xu，Zhang Yanming，etal.A factory fracturing model of multi-well cluster in Sulige Gas Field，NW China[J］.Petroleum Exploration and Development，2014，41（3）：349-353.

[3]陳平，劉陽，馬天壽.頁巖氣“井工廠”鉆井技術現(xiàn)狀及展望[J］.石油鉆探技術，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.

[4]何光懷，李進步，王繼平，等.蘇里格氣田開發(fā)技術新進展及展望[J］.天然氣工業(yè)，2011，31（2）：12-16，120.He Guanghuai，Li Jinbu，Wang Jiping，etal.New progress and outlook of development technologies in the Sulige Gas Field[J］.Natural Gas Industry，2011，31（2）：12-16，120.

[5]唐勇，王國勇，李志龍，等.蘇53區(qū)塊裸眼水平井段內多裂縫體積壓裂實踐與認識[J］.石油鉆采工藝，2013，35（1）：63-67.Tang Yong，Wang Guoyong，Li Zhilong，etal.Practice and understanding on multiple crack volume fracturing in open hole horizontal well section of Zone Su 53[J］.Oil Drilling ＆ Production Technology，2013，35（1）：63-67.

[6]葉成林，王國勇，何凱，等.蘇里格氣田儲層宏觀非均質性：以蘇53區(qū)塊石盒子組8段和山西組1段為例[J］.石油與天然氣地質，2011，32（2）：236-244.Ye Chenglin，Wang Guoyong，He Kai，etal.Macro heterogeneity of reservoirs in Sulige Gasfield：a case study of the 8th member of the Shihezi Formation and the 1st member of the Shanxi Formation in the Su 53Block[J］.Oil ＆ Gas Geology，2011，32（2）：236-244.

[7]葉成林，王國勇.體積壓裂技術在蘇里格氣田水平井開發(fā)中的應用：以蘇53區(qū)塊為例[J］.石油與天然氣化工，2013，42（4）：382-386.Ye Chenglin，Wang Guoyong.Application of stimulated reservoir volume to horizontal wells in Sulige Gas Field：a case study in Su 53Block[J］.Chemical Engineering of Oil and Gas，2013，42（4）：382-386.

[8]李小剛，羅丹，李宇，等.同步壓裂縫網(wǎng)形成機理研究進展[J］.新疆石油地質，2013，34（2）：228-231.Li Xiaogang，Luo Dan，Li Yu，etal.Advances of mechanism study of fracture networks formed by simultaneous fracturing process[J］.Xinjiang Petroleum Geology，2013，34（2）：228-231.

[9]Mutalik P N，Gibson R B.Case history of sequential and simultaneous fracturing of the Barnett shale in Parker County[R］.SPE 116124，2008.

[10]Waters G，Dean B，Downie R，etal.Simultaneous hydraulic fracturing of adjacent horizontal wells in the Woodford shale[R］.SPE 119635，2009.

[11]葉登勝，王素兵，蔡遠紅，等.連續(xù)混配壓裂液及連續(xù)混配工藝應用實踐[J］.天然氣工業(yè)，2013，33（10）：47-51.Ye Dengsheng，Wang Subing，Cai Yuanhong，etal.Application of continuously mixing fracturing fluid and such flow process[J］.Natural Gas Industry，2013，33（10）：47-51.

[12]銀本才，張高群，肖兵，等.速溶胍膠壓裂液的研究與應用[J］.油田化學，2012，29（2）：159-161：189.Yin Bencai，Zhang Gaoqun，Xiao Bing，etal.Research and application of the fast hydrating guar fracturing fluid[J］.Oilfield Chemistry，2012，29（2）：159-161，189.

[13]林珊珊，張杰，王榮，等.速溶胍膠壓裂液的研制及再生可行性研究[J］.斷塊油氣田，2013，20（2）：236-238.Lin Shanshan，Zhang Jie，Wang Rong，etal.Study on development and reutilization feasibility of instant guar gum fracturing fluid[J］.Fault-Block Oil ＆ Gas Field，2013，20（2）：236-238.