关于涪陵页岩气田“井工厂”模式布置的几点认识

2022-10-06

在四川盆地与盆边山地过渡位置形成了涪陵页岩气田, 该气田将焦石坝区块作为主要勘探开发区域。焦石坝主体构造是被大耳山断裂控制的宽缓断背斜构造。具体建产区的出露地层是三叠统的嘉陵江组, 是典型的山地丘陵地形与喀斯特地貌。深埋目的层超过2300.00m, 深埋深层页岩气大于4500.00m。焦石工区所处山区, 由于地理位置造成的约束, 最少在每个平台上布置3口井, 各个井口保持10~20米的间距, 单井采用三开井身结构, 各井段拥有不同的钻井方式和钻井液体系。如利用井工厂的钻井方式, 能够缩减操作时间;可以重复应用钻具组合和钻井液, 降低钻井液地面消耗, 减少钻井队的工作强度。

1 页岩气井工厂模式布置的关键问题

(1) 井场布局及井网优化国外井工厂一般利用丛式水平井组的钻井方式, 主要问题是布置井场和优化井网, 直接对钻完井效率、改造储层效果以及投产期造成了影响。国外针对井工厂钻井的合理布局井场问题, 提出了施工钻井、改造储层以及维护油气井实施系统优化, 突出了各个施工环节之间的连续性与可调整性, 同时采取三维地震技术立体化部署水平井。Horn River页岩气区井工厂布置钻井井场采取排状井网布井, 每一井排包含了12口井, 井槽间距是8m, 圆井深度是5m。

(2) 设计三维水平井轨道与控制井眼轨迹当前我国设计大靶前位移三维水平轨具体包括下列难点: (1) 缺少设计标准, 设计相关参数没有根据, 例如方位变化率等; (2) 由于扭方位增加了控制井眼轨迹难度, 井眼质量变差, 加大了井眼净化难度; (3) 摩阻扭矩大, 优化井眼轨道困难。

大靶前位移三维水平井井眼水平投影见图1, 靶点A与靶点B以及井口坐标没有共线, 偏移距是OD, 水平段的靶前位移是OA, 实际有效靶前位移是AD, 水平井设计方位角是φ, φA与φB分别是靶点A与靶点B的闭合方位。国外产生的一体化设计生产安全过程的思路, 通过三维地震资料设计井眼轨道, 同时在联系伽马射线与密度测井优化设计轨道。见图1。

设计井眼轨道为勺形, 尽量保证水平段长度与储层接触面积足够大, 并且水平段微翘, 有利于排水。

2 涪陵页岩气田焦石坝工区井工厂模式布置应用

将4口井布置焦页30平台上, 采用一部横向移动的电动钻机实行井工厂钻井模式布置试验。生产过程利用的是类似于流水线操作的工厂化模式, 总共分为四个轮次, 第一轮次完成一开操作四口井导管, 第二轮次完成二开操作四口井, 依次进行, 一共实行12次井架移动, 最终全部钻完四口井。

(1) 设备前期改造项目为了达到井工厂模式的钻井需求, 前期改造钻机和配套设备。

(1) 每侧在钻机导航增加3节, 每节10米, 增加24个导航连接螺栓、3根连接撑杆、10个连接销。 (2) 增加6节地面高压管汇, 每节10米, 增加配置2个弯头, 同时对阀门组和爬坡高压管汇更换2个油壬, 定做同样2根70MPa高压软管油壬。 (3) 增加反循环管汇30米。 (4) 增加高架槽出水管线30米, 每根10米, 全部采用法兰连接, 每增加一节高架槽设计二个出水管支撑架。 (5) 配置电缆转接房, 房中加设顶驱电源接口, 气源接口, 配置3个9米的电缆槽。 (6) 延长硫化氢探头数据线以及泵房视频探头数据线。 (7) 增加井控配套管线。

(2) 井场准备及安装钻机将井工厂井场建立在焦页30平台上, 统一实现4口井的钻前工程施工, 口井保持10米间距, 在焦页30-1井位置完成钻井设备的安装, 与此同时一次性安装导航到位, 符合4口井的平移要求。

(3) 生产施工过程第一轮次:本次实现4口井的导管以及一开操作。

焦页30-1井开导眼及一开, 表层固井之后保证12h候凝, 拆封井器以及有关设备、安装井口;平移井架至30-2井井口并且确定中心, 二次实现导眼以及一开操作, 依次实行, 做好30-3井和30-4井。

第二轮次:本次实现4口井的二开操作。

完成焦页30-4井导眼以及一开操作之后, 转变为泥浆, 完成二开操作, 技套固井保证12h候凝, 对井器进行拆封和有关设备、井口的安装, 向30-3井井口平移并且确定中心, 实现二次操作, 依次实行, 实现30-2井和30-1井操作。

第三轮次:本次实现4口井的三开操作。

实现焦页30-1井二开操作以后, 再次转变为泥浆实现三开操作, 实行井器拆封以及有关设备、井口的安装, 向30-2井井口平移且确定中心, 实现三开操作, 依次实行, 最终实现30-3井和30-4井的操作。

第四轮次:通井和试压等操作。

完成第三轮次操作以后, 在30-4井甩5寸钻杆, 连接2寸7小钻井, 实现了通井、电测和试压工作, 依次实行, 最终实现了30-3井、30-2井和30-1井的操作。

完成四口井的操作以后, 实现放井架和拆设备等相关操作。

(4) 移动井工厂设备平移钻机之前把设备划分为三部分: (1) 移动部分:钻机、井架和钻台底座; (2) 固定部分:井场外面野营房、泥浆循环罐、泥浆储备罐、机房、配电房、网电房等。 (3) 拆接部分:直通管、跑道、高压管线、高架槽、大门坡等。

根据施工具体要求, 一次平移井架: (a) 拆开拆接部门的连接点。 (b) 拆除防喷器, 利用游车吊起, 固定防喷器下部, 避免平移过程中出现摆动。 (c) 在二个300T液压缸的促使下, 横向平移钻机, 并且连接钻台底座整体在导轨上移动到新井口, 之后确定转盘和井口中心。 (d) 联系施工井口的所在位置, 重新连接拆接部分的连接点。 (e) 固定与调试全部设备。

3 井工厂钻井模式的效益

(1) 降低劳动强度假如分别钻完4口井, 需要拆迁4次钻机, 安、拆顶驱4次, 泥浆转换8次, 掏罐与清罐4次, 中完拆装放喷管线各安排4次, 接、甩工具分别是8次;利用井工厂模式, 4口井一共需要实行拆迁4次设备, 安拆顶驱各1次, 泥浆转换2次, 掏罐和清罐分别实施1次, 喷管线拆装放个需要1次, 钻具接甩2次。

(2) 节省搬安设备时间降低风险比较同一平台的4口井, 假如分别钻完以后实施同台小搬迁, 一共需要3次, 最快耗费12天时间, 井工厂模式下钻完以后通过液压动力移动钻机至下个井口, 再加之拆除、安装、调试拆除部分, 一共耗费5天, 相较于节省了7天。

焦石坝工区一般都利用了顶驱打钻, 假如分别钻完4口井, 4次拆装顶驱, 最快也需要8天, 而采取井工厂模式, 仅需要1次拆装顶驱, 耗费2天时间, 节省了6天。

(3) 节约了操作成本利用井工厂模式, 有效减少了拆迁设备与接甩钻具的次数, 降低了拆装钻机环节形成的安全风险, 此外也降低了使用吊卡车的次数, 进一步节约了搬用设备的成本。