涪陵地区页岩气山地“井工厂”钻井技术

涪陵页岩气田地处山地,环境复杂,井场面积受限,钻前与钻井施工组织难度大、成本高.为此,借鉴国外页岩气工厂化流水作业理念,针对涪陵山地特点及页岩气地质与开发特征,开展了涪陵山地"井工厂"井网部署和井眼轨道设计、井间快速移动钻机改造、工厂化钻井作业流程设计、批量化作业方案设计等方面的研究,形成了适应涪陵山地特点的页岩气"井工厂"钻井技术.在JY30和JY28平台的应用表明,涪陵地区页岩山地"井工厂"钻井技术具有提高钻机作业效率、缩短建井周期、提高资源综合利用率和降低废液排放量等技术优势,并保障了涪陵页岩气井4井式平台当年完成建平台、开钻、完钻、压裂试气和投产目标的实现,对国内类似页岩气区块的开发具有借鉴意义.      

涪陵页岩气开发“井工厂”钻机现状及发展

针对页岩气"井工厂"的高效开发模式及关键技术,在详细阐述国外"井工厂"钻机技术特点的基础上,介绍了国产钻机在涪陵页岩气示范基地的应用现状,分析了国产钻机在"井工厂"作业中的不足,梳理了国内钻机制造厂商对钻机全方位高效移运技术和钻机自动化升级改造技术的探索研发情况,提出了适合我国今后页岩气开发的"井工厂"钻机一体化解决方案,从而形成适合我国页岩气开发特色的"井工厂"钻机技术。最后指出了页岩气"井工厂"钻机的发展趋势和钻机自动化发展重点。     

煤层气“井工厂”钻井模式设计与应用

"井工厂"钻井模式采用流水线式的施工方式,依次对平台上所有井各开次进行批量化施工,从而达到缩短施工周期和降低开发成本的目的。在简述延川南煤层气区块前期常规钻井工艺的基础上,分析了该区块采用"井工厂"作业的优势,从井场规划布置、钻机移动轨道优选、平台井数优化、钻井顺序优化、钻井液重复利用和测录井设计等方面对该区块的"井工厂"钻井模式进行了设计,并对设计的"井工厂"作业模式进行了现场应用。应用结果表明,井工厂"作业模式适合于采用丛式定向井开发的延川南煤层气田,可大大提高生产效率。最后指出,我国很多非常规油气田利用"井工厂"模式开发是今后发展的主要趋势,建议我国各石油公司加强技术攻关,做好技术储备工作。     

威远区块页岩气“井工厂”钻井技术

威远区块地表为低山丘陵地貌,交通运输不便,增加了钻井成本,且钻井平台周围有居民散居,导致井场建设和钻井过程中在健康、安全和环保方面面临巨大挑战。为此,针对威远区块的地貌特征及该区块的页岩气开发特点,开展了山地"井工厂"井网部署和井眼轨道设计、井眼轨迹控制、丛式井组防碰设计、TI-350T全液压深井智能钻机应用和"井工厂"钻井作业流程设计等方面的研究,形成了高效的页岩气"井工厂"钻井技术。该钻井技术在威204H11平台进行了应用,平均机械钻速达到7.13 m/h,钻机井间运移仅需2.0 h,钻井液利用率达到80%以上,大大减少了非钻井作业时间、降低了钻井成本。应用表明,该"井工厂"钻井技术可为国内其他类似页岩气区块的高效开发提供借鉴。      

页岩气“井工厂”钻井技术现状及展望

"井工厂"技术可以缩短建井周期,降低钻井成本,大幅度提高资源及设备利用率,在页岩气等低渗透、低品位非常规油气资源开发中具有显著的技术优势,并在北美页岩气开发中获得成功应用。在国外文献调研的基础上,介绍了国内外"井工厂"钻井技术现状,详细分析了页岩气"井工厂"关键技术,总结了"井工厂"钻井技术的特点,并指出国内现有的技术储备、配套设备及工具等还不能完全满足"井工厂"作业的需求,还没有形成一套完整的"井工厂"施工及评价标准。因此,建议树立全过程成本控制理念,吸收我国海洋平台钻井技术和致密气藏"井工厂"开发模式的成功经验,针对性地开展个性化工具及配套技术的研发,尽快形成我国页岩气"井工厂"钻井技术的行业标准和钻后评价体系。     

“井工厂”关键技术的相关研究

国内页岩气资源量十分巨大,但是因其储层渗透率和孔隙度较低,导致气井单井产能低。而"井工厂"模式进行多井集中完井生产,实行一口井场钻多口井从而进行批量化作业。     

涪陵页岩气田“井工厂”技术

涪陵页岩气田是我国第一个投入商业化开发的国家级页岩气示范区,经过3年的技术攻关和现场试验及应用,形成了一套适合复杂山地页岩气特点的"井工厂"技术,极大地缩短了开发周期,降低了工程成本。涪陵页岩气田"井工厂"关键技术主要包括山地"井工厂"布局优化设计、页岩气"井工厂"钻井作业模式、"井工厂"压裂作业模式以及撬装化建站等4个方面。现场试验与推广应用情况表明,采用单钻机2~4井和双钻机5~8井"井工厂"钻井模式,单机组拉链式"井工厂"压裂与双机组同步"井工厂"压裂模式,可以达到当年完成建平台、钻井、压裂、试气、投产的开发要求。"井工厂"技术为涪陵页岩气田50×108 m3/a一期产能建设的顺利完成提供了强有力的技术支撑,并成为页岩气田经济开发的核心技术,对我国页岩气规模化开发具有重要的借鉴和引领作用。      

钻机步进式移运装置的研制与应用

根据页岩气"井工厂"的开发模式要求,结合页岩气地理环境和钻井特点,研制了钻机步进式移运装置。该装置采用电液同步控制技术,利用顶升油缸和平移小车等部件实现模块钻机在带满立根状态下的纵向、横向及斜向的覆盖井场全方位移动。现场应用结果表明,钻机应用步进式移运装置在28#平台累计进行井间移运14次,平均单次移运时间为65 min,最大移运质量达到680 t,装置的各项性能满足设计要求,实现了预期的全方位移运,移运准确性及同步性均满足用户要求,有效缩短了钻井作业周期。该装置的成功研制对于实施井工厂钻井和加快页岩气示范区建设具有重大推动作用。     

日光油田“井工厂”关键技术应用研究

非常规油气开发需要大规模高效低成本的水平井和压裂技术,为此,日光油田使用"井工厂"关键技术达到节约成本和提高效益目的。介绍了日光油田"井工厂"开发现状,阐述了油气资源数据库的特点,分析了特殊钻机与双燃料系统经济性。对井场部署与钻井顺序进行深入研究,提出了"井工厂"开发的空间和时间优化的影响因素。为了降低与邻井相碰风险和提高钻井效率,优化了井眼轨迹设计。研究了2口井同步压裂的施工方案,对作业效率和产量进行评价,结果显示节约了50%压裂周期和30%作业成本,初始日产量和稳产2年后日产量分别提高了3.2倍和1.6倍。     

新型“井工厂”技术开发页岩气优势探讨

页岩气是资源量巨大的非常规资源,但其储层孔隙度与渗透率较低,导致气井单井产能低、开发难度高、生产投入大、投资风险高、经济效益差、对环境冲击大等负面影响。因而传统的钻井施工流程已不能满足其开发要求。为此,"井工厂"技术应运而生,介绍"井工厂"技术和特点,通过总结国内的实践探索对该技术的优势进行探讨,得出"井工厂"技术不仅能减少非作业及作业时间,且具有能显著降低勘探开发成本和环境压力等优点,对我国目前页岩气的开发探索至关重要。     

页岩气平台复杂山地工厂化作业技术

国内页岩气储量丰富,页岩气藏具有非均质性强、孔隙度低、渗透率低、岩石致密、储量丰度低等地质特点,主要采用水平井体积压裂形成缝网实现高效开发。工厂化作业模式已在国外非常规油气资源开发中得到应用推广。工厂化作业模式是一种批量化、流程化、标准化、自动化的作业模式,在同一平台尽量完成多口井的钻完井作业,实现效益的最大化。页岩气水平井复杂山地工厂化作业技术涵盖工厂化钻井技术、工厂化压裂技术、工厂化试油测试技术等方面,能够达到组织结构合理优化、施工人员精简、井场占地减少、设备共享利用、工作液循环利用、建井周期缩短等目的,适用于页岩油气资源的开发作业。通过完善钻机平移作业流程及装备,平均平移周期较钻机改造前缩短5.4 d;平均钻井复工时间35 h;拉链压裂作业模式可以取得较好的时效性与经济性,优化后作业时效最高达2.98段/d;模块化地面测试流程,安装效率提高了47.6%,管线减少了22.9%,能够实现压裂返排测试、试采一体化。     

“井工厂”技术在我国非常规油气开发中的应用

"井工厂"技术能大幅度提高作业效率、降低工程成本,在致密油气、页岩油气等低渗透、低品位的非常规油气开发中具有显著的技术优势,因此该技术在北美地区进行了大规模应用,取得了巨大的经济效益。为了使该技术更好地应用于我国非常规油气开发中,在详细阐述"井工厂"技术的概念和特点的基础上,介绍了国外该技术的发展和应用现状,梳理了国内中国石油、中国石化对该技术的探索应用情况,并分析指出,国内配套的装备仪器还不能完全适应"井工厂"作业的需求,还没有实现真正意义上的流水线式施工,还没有形成一套成熟的"井工厂"作业模式。因此,建议树立"全过程低成本"的基本理念,总结我国致密气藏开发的成功经验,有针对性地集成和发展相配套的工程技术,设立"井工厂"技术项目部,规范管理,以形成真正符合我国非常规油气资源类型和开发规律的"井工厂"技术。     

涪陵页岩气田“井工厂”技术经济性评价

“井工厂”平台的布井数量和作业模式会直接影响“井工厂”技术的经济性,而目前缺少“井工厂”技术经济性评价模型。为此,在分析“井工厂”作业对钻前、钻井以及压裂等工程成本影响的基础上,以工程总成本降低最大为目标函数,建立了“井工厂”技术经济性评价模型,并用涪陵页岩气田现场实际数据进行了计算分析。实例证明,计算结果与现场实际数据具有较好的一致性;分析发现,涪陵地区中浅层页岩气井“井工厂”平台最优布井数量为4~8口,在布井超过10口的深层页岩气平台,最佳作业模式为“30型钻机+70型钻机”的流水线双钻机“井工厂”作业模式。研究表明,提出的“井工厂”经济性评价分析方法,及计算得到的“井工厂”平台最优布井数量和作业模式,可为“井工厂”技术的整体部署和设计提供指导。      

北美页岩气开发的关键技术

为了解决中国页岩气资源经济有效开发问题,依据北美地区页岩油气藏开发案例进行了类比分析,总结了成功开发页岩气的关键技术和油藏管理方法。研究结果表明:页岩油气富集的"甜点区"识别、长水平段水平井钻井、分段清水压裂以及微地震监测是页岩气藏开发的支撑技术;重视压裂液水资源管理和采用同井场多井的水平井钻井技术有利于降低开发成本;中国页岩气储层具有非均质性强的特点,应有针对性地进行储层表征研究。     

苏53区块“井工厂”技术

苏里格气田是典型的低压、低渗透、低丰度致密砂岩气藏,储层物性差,单井产量低,经济效益差。为提高该气田的开发效果和经济效益,通过不断探索和实践,结合储层特点和钻井作业条件,建立了一套适合该气田的以"方案设计最优化、工程技术模板化、施工作业流程化、作业规程标准化、资源利用综合化和队伍管理一体化"为核心的"井工厂"作业模式。方案设计最优化包括地质方案、钻井方案和压裂方案的优化;工程技术模板化包含"1+2+2"钻头选型及与之相配套的技术模板;施工作业流程化就是按照流程批量钻不同井段和分批次进行连续压裂作业;作业规程标准化是为工厂化钻完井与压裂制订标准化的作业规程。"井工厂"作业提高了苏53区块的作业效率,缩短了钻井周期,节约了生产成本,仅用210 d就完成了一个平台13口井（10口水平井、2口定向井和1口直井）的征地建井场、钻井、完井、压裂、试气和投产等工作,而且13口井经过大规模同步体积压裂改造,有效地提高了单井产量。      

气体钻井技术在长宁页岩气区块的应用

长宁页岩气区块表层受长期风化剥蚀影响严重,孔隙、裂缝、溶洞发育,普遍存在井漏复杂,甚至出口
失返,处理复杂损失时间长,且易造成较严重的环境污染;志留系韩家店～石牛栏地层非均质性强、软硬交错、岩性
变化快,机械钻速低,单只钻头进尺少,是全井提速瓶颈段。针对上述勘探开发难题,开展了长宁页岩气区块气体
钻井实施方案优化研究,优化出了适合于气体钻井的井段,根据“井工厂”的特点,提出了气体钻井批量化快速施工
工艺,并开展了２３井次现场应用实践,取得了较好的治漏提速效果,大幅减少了钻井液漏失量,缩短了钻井周期,
节约了钻井成本,为加快长宁页岩气区块的勘探开发进程提供了技术支撑。     

页岩气井固井技术难点分析

页岩气是我国一个新的天然气矿种,具有非常广阔的开采前景。页岩气藏属于低孔低渗气藏,其特殊的生产方式对固井质量要求非常高。但页岩气藏地质特征、钻完井方式及开发方式决定了页岩气井固井难度远远大于常规油气井。结合我国页岩气资源特点,从顶替效率、水泥环完整性和水泥浆体选择三方面分析页岩气井固井技术难点,以期对页岩气固井技术开发提供帮助。分析表明:不规则井眼条件下的水平井固井、保证水泥环长期完整性和水泥浆性能与成本的平衡问题是我国页岩气井固井作业的主要难点。建议从"水平井复杂井况下提高顶替效率技术、水泥环长期完整性评价技术、页岩气固井水泥浆体系"三方面加强技术攻关,以提高我国页岩气井勘探开发效益。参11     

白鹭湖大型丛式井组井工厂钻井实践

丛式井组井工厂钻井技术能够节约井场占地面积,提高钻井效率,降低开发成本。该技术主要应用于页岩气的开发,目前也是致密性油藏和低渗透油藏实施规模开发的有效途径。白鹭湖区块处于风景区内,井场面积受限,环保要求严格,借鉴国内外丛式井组井工厂的施工经验,在油藏地质研究的基础上,实施了白鹭湖大型丛式井井工厂项目,通过钻井方案整体优化、井工厂优快钻井技术配套以及钻井液体系优选,顺利完成了43口井的钻井施工,大幅提高了机械钻速,有效缩短了钻井周期,降低了钻井成本。实践证明,大型丛式井井工厂钻井技术为低渗透油藏高效开发提供了技术支持。     

中国页岩气实现产业化发展需重视的几个问题

中国大陆发育的暗色泥页岩层系多,页岩气资源比较丰富,分布广泛,将来可成为中国能源消费结构中天然气供给的重要来源之一。基于国内外页岩气发展现状和趋势,指出了中国当前加快页岩气发展,实现产业化、跨越式发展需要重视的几个问题:①加强对页岩气资源的认识和基础研究,重视对不同页岩气资源的分类评价;②借鉴煤层气发展经验,加强页岩气开发技术储备和攻关;③创建以页岩气为主的多种资源综合开发机制,搞好先导试验区,采用集约化的地面"井工厂"模式,合理建立"地下立体井网",实现"少井高产和高采收率";④注重页岩气发展规划,科学有序、安全环保地开发和利用。     

页岩气“井工厂”水平井组防碰技术研究

随着"井工厂"钻井模式在页岩气开发中的广泛应用,传统的邻井距离计算方法和Wd W误差模型已经不能满足现场对井眼防碰的要求。针对无线随钻测量工具MWD的特点,详细分析了测量误差源,并给出了相应的误差源权函数。基于数理统计理论,将每个误差视为独立的误差源,建立了误差分析模型,探讨了轨迹空间位置不确定性协方差矩阵的构建方法,并以此为基础,推导了误差椭球公式。根据长宁区块的实钻数据进行了井眼轨迹防碰计算分析。分析结果表明,误差分析模型能够更直观地展示比较井和参考井的相对位置,更精确地计算邻井的相碰概率。研究结果可为今后页岩气"井工厂"的防碰分析提供参考。