劉旭 孫慶月
中國(guó)石油化工股份有限公司華東油氣分公司 江蘇 泰州 225300
早在本世紀(jì)四十年代,美國(guó)就逐步發(fā)展撬裝技術(shù),到七十年代,為滿足氣田地面建設(shè)日益發(fā)展的需要,撬裝技術(shù)取得了突破性進(jìn)展;前蘇聯(lián)從1965年到1970年中,新增的568口氣井的集氣和初加工系統(tǒng)全部采用了撬裝裝置。
國(guó)內(nèi)撬裝裝置起于本世紀(jì)七十年代,盡管國(guó)內(nèi)起步晚一些,但已看到了撬裝裝置的運(yùn)用價(jià)值。最初的撬裝裝置主要應(yīng)用在建設(shè)規(guī)模小、工程零星分散、交通不便的工程中。如果采用傳統(tǒng)的施工方式造成工程造價(jià)高、施工周期長(zhǎng)、材料能源消耗大、現(xiàn)場(chǎng)管理困難。而撬裝裝置大部分工作在工廠內(nèi)完成,可大大減少現(xiàn)場(chǎng)工作量,同時(shí)工廠化預(yù)制能減少能源消耗,提高設(shè)備的安裝質(zhì)量,加快了設(shè)備流程的安裝進(jìn)度。
近年來(lái),我國(guó)非常規(guī)頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)取得了矚目成果,也積累了頁(yè)巖氣開(kāi)采的配套工藝技術(shù)。在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中,國(guó)內(nèi)外都朝著設(shè)備自動(dòng)化、撬裝化方向做了大量工作。隨著中國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的不斷深入,傳統(tǒng)頁(yè)巖氣試氣配套設(shè)備工藝及技術(shù)也需要向撬裝化方向創(chuàng)新突破。
試氣工程是頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的重要施工工序,對(duì)于頁(yè)巖氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)、儲(chǔ)層特性分析、氣田合理開(kāi)發(fā)有著相當(dāng)重要的意義。在試氣作業(yè)過(guò)程中,流程的連接及倒換耗費(fèi)大量的人力及時(shí)間,施工人員不僅承擔(dān)著繁重的體力勞動(dòng),而且存在著高壓區(qū)域作業(yè)安全隱患。因此測(cè)試流程設(shè)備的撬裝化在減小勞動(dòng)強(qiáng)度、降低施工風(fēng)險(xiǎn)、提升作業(yè)效率方面具有研究和應(yīng)用必要。
隨著頁(yè)巖氣平臺(tái)井開(kāi)發(fā),同一平臺(tái)經(jīng)常需要2~4口井同時(shí)進(jìn)行壓裂試氣施工,連接試氣測(cè)試流程時(shí)需考慮掃塞、放噴排液、試氣、試采等多種工況同時(shí)進(jìn)行的情況,連接分離器前段流程時(shí)極為耗時(shí)耗力。
為達(dá)到頁(yè)巖氣平臺(tái)井試氣、試采流程一體化目標(biāo),避免試氣時(shí)能源浪費(fèi),結(jié)合重慶工區(qū)頁(yè)巖氣井的施工特點(diǎn),在原有的流程上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),加工制造出分離器下游撬裝閥組,見(jiàn)圖1。簡(jiǎn)化了平臺(tái)井放噴測(cè)試-試采輸氣的流程連接,降低了連接流程的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了施工效率。
圖1 分離器下游撬
試采一體化撬的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用不僅滿足測(cè)試、鉆塞、試采需求,同時(shí)降低勞動(dòng)強(qiáng)度,縮減流程連接時(shí)間同時(shí)提高施工準(zhǔn)備效率,每口井節(jié)省人工費(fèi)用約0.96萬(wàn)元/井次,以每年施工50井次計(jì)算,可節(jié)省費(fèi)用48萬(wàn)元。集成撬加工費(fèi)用30萬(wàn)元/套,按5年攤銷(每年按313天合計(jì)),為191.7元/天/套,按一年施工50口井計(jì)算,每口井施工45天計(jì)算,一年累計(jì)節(jié)省約48-0.01917×45×50=4.86萬(wàn)元見(jiàn)表1。
表1 連接流程時(shí)效對(duì)比
結(jié)合試采一體化撬優(yōu)化地面測(cè)試流程,試采試氣流程均預(yù)留接口,完成測(cè)試即可試采流程投產(chǎn),極大的縮短高壓件租恁時(shí)間,焦頁(yè)204平臺(tái)(4口井,舊流程)和勝頁(yè)14平臺(tái)(3口井,新流程)對(duì)比,節(jié)省租賃設(shè)備時(shí)間100天,單井節(jié)省費(fèi)用8.73萬(wàn)元見(jiàn)表2。
表2 測(cè)試流程租賃費(fèi)用對(duì)比
在頁(yè)巖氣井開(kāi)發(fā)中,壓裂試氣時(shí)需在井口搭建操作平臺(tái),方便壓裂井口閘門開(kāi)關(guān)、泵送射孔、連油鉆塞等施工作業(yè)。井口操作平臺(tái)要求安裝牢固、方便人員作業(yè),傳統(tǒng)的井口操作平臺(tái)拆裝困難、支腿及護(hù)欄易變形、安裝及拆除存在較大安全風(fēng)險(xiǎn),給施工帶來(lái)極大不便。
針對(duì)傳統(tǒng)井口操作平臺(tái)存在的缺點(diǎn),經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)試用改進(jìn)等過(guò)程,優(yōu)化出一套適用于頁(yè)巖氣井壓裂試氣的新型井口操作平臺(tái),新型井口操作主要由底座、支撐梁、一層平臺(tái)、二層平臺(tái)、爬梯構(gòu)成見(jiàn)圖2??紤]施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備多,井口操作平臺(tái)擺放受限等因素,再次將底座進(jìn)行改進(jìn),由平面支撐改為支腿支撐見(jiàn)圖3,節(jié)約材料,減輕操作平臺(tái)總重,使之更加方便運(yùn)輸、安裝。
圖2 新型井口操作平臺(tái)應(yīng)用
圖3 改進(jìn)新型操作平臺(tái)圖紙
新型井口操作平臺(tái)底座穩(wěn)固、搬遷安裝方便,與傳統(tǒng)的井口操作平臺(tái)相比,新式井口操作平臺(tái)拆裝一井次累計(jì)可節(jié)省工時(shí)6h、節(jié)省人力成本4人次,截止目前,新型的井口操作平臺(tái)已在重慶頁(yè)巖氣井累計(jì)使用42井次,共節(jié)約工時(shí)336h,此外,相對(duì)于傳統(tǒng)井口操作平臺(tái),新型井口操作平臺(tái)為一體化設(shè)計(jì),更加穩(wěn)固,減小了搬遷安裝及使用過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。
新型井口操作平臺(tái)的優(yōu)化改進(jìn),解決了傳統(tǒng)操作平臺(tái)使用中出現(xiàn)的問(wèn)題,更加符合當(dāng)前頁(yè)巖氣井壓裂試氣的生產(chǎn)需要,在安全性、作業(yè)時(shí)效性、耐久性等方面都有了明顯提升。
頁(yè)巖氣低壓管線每個(gè)平臺(tái)井最少需要管線固定基墩15~30個(gè)不等,前期都采用固定式水泥基墩,澆筑周期長(zhǎng)、且無(wú)法充分利用、影響施工進(jìn)度整體推進(jìn)。
通過(guò)對(duì)管線固定方式討論及研究成果研發(fā)移動(dòng)式管線固定基墩,加快施工效率3天以上;
1)移動(dòng)式單條及4條管線基墩在焦頁(yè)X平臺(tái)成功應(yīng)用,移動(dòng)式基墩吊裝方便、可重復(fù)利用、平穩(wěn)對(duì)管線固定起與澆筑式管線基墩作用一樣。
2)特別對(duì)臨時(shí)管線的固定意義重大,對(duì)比澆筑式水泥基墩、移動(dòng)式基墩效率高。
3)澆筑式水泥基墩、澆筑時(shí)需要6~8名施工人員施工、產(chǎn)生水泥帶廢包裝、同時(shí)用模板固定造成施工耗材增多。
4)固定式水泥基墩成本在764.73元/方,因平臺(tái)大小差異及數(shù)量的不同,每個(gè)平臺(tái)造價(jià)在3~5萬(wàn)元之間,且不可重復(fù)使用。
5)部分固定式水泥基墩涉及到二次拆除費(fèi)用,增加了施工成本。
通過(guò)研發(fā)與使用移動(dòng)式水泥基墩提高施工效率、可回收重復(fù)利用、清潔環(huán)保、節(jié)省施工成本。
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用,移動(dòng)式水泥基墩,提高施工效率,方便管理、可回收重復(fù)使用,降低成本,同期對(duì)比固定式水泥基墩可節(jié)約30萬(wàn)元。移動(dòng)式水泥基墩現(xiàn)場(chǎng)工作場(chǎng)景見(jiàn)圖4。
圖4 移動(dòng)式水泥基墩的應(yīng)用
1)通過(guò)對(duì)測(cè)試流程撬裝化技術(shù)的研究與優(yōu)化,重點(diǎn)攻關(guān)了試采一體化撬技術(shù),改進(jìn)了壓裂井口操作平臺(tái),設(shè)計(jì)了可移動(dòng)式水泥基墩。極大的節(jié)省了連接流程時(shí)間,降低了作業(yè)強(qiáng)度,減少了高壓測(cè)試設(shè)備的租賃時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了降本增效。降低施工風(fēng)險(xiǎn),起到了頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)降本增效的作用。對(duì)頁(yè)巖氣試氣測(cè)試流程作業(yè)方式及撬裝化發(fā)展方向具有重要的參考價(jià)值和推廣前景。
2)目前一體化撬已實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)應(yīng)用,但加工制作成本較高,建議持續(xù)優(yōu)化該設(shè)備,減少成本支出。
3)壓裂井口操作平臺(tái)及移動(dòng)式水泥基墩均成熟使用,建議加大使用力度,同時(shí)做好相關(guān)專利申請(qǐng)工作。