川西地区钻前工程优化技术及应用

李　敏，焦瑞琴，黄艺舟，马骏琪，杜　杰 ，祁　鹏

(1.中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院，四川德阳 618000；2.中国石化西南油气分公司川西采气厂；3.四川大学锦城学院建筑工程与管理系 )

川西地区钻前工程优化技术及应用

李敏1，焦瑞琴2，黄艺舟3，马骏琪1，杜杰1，祁鹏1

(1.中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院，四川德阳 618000；2.中国石化西南油气分公司川西采气厂；3.四川大学锦城学院建筑工程与管理系 )

摘要：为了降低西南油气分公司的钻前工程投资，通过优化井场选址、优化钻机基础厚度、优选软弱地基处理技术、研究设计可重复使用的移动放喷罐，形成了川西地区钻前工程优化技术。现场应用表明，川西地区钻前工程优化技术既能满足安全环保要求，又能有效降低建井场投资费用，可在条件具备的井场推广。

关键词：川西地区；钻前工程；技术优化

川西地区地形复杂，区域地质特征多变，长期以来人们在钻前工程中一直采用传统的方法进行钻前工程设计和作业，使得钻前工程投资偏高。为了降低钻前投资费用，根据川西地区的地质特征及钻前工程井场建设的特点，本文从井场选址、钻机基础选型优化、地基处理、移动放喷罐的研究等方面对钻前工程进行了计算优化，在安全环保的前提下，为有效降低钻前成本提供了技术支持，为实现川西地区绿色环保钻前工艺及规模应用迈出了重要一步。

1钻前工程优化技术

1.1井场选址及规划优化技术[1]

钻前工程设计中，在地形复杂的山区，应根据油层分布情况和油藏砂体走向，在不影响钻井工艺(如水平井造斜点、中标的靶点)的情况下，优选井口位置， 通过优化井口位置使井场基础设施分散搁置，用相关计算机软件模拟计算各方案开挖土石方量，优选最小的土石方量作为钻前工程方案，以便从源头上控制钻前投资风险及费用。

1.2钻井设备基础优化技术[2]

井场基础包括主基础、泥浆泵等附属基础，一般采用现浇素混凝土，这些基础属于无筋条形刚性基础。

根据钻机基础图和文献[2]，计算某钻井公司70DBL型钻机各设备底座受力横梁宽度和间距如表1。计算结果表明，目前ZJ70DBL型钻机使用的基础厚度明显高于要求的最低厚度，设备基础是安全的，可根据地基条件优化降低钻机基础厚度。

根据钻前设计中钻机特性及荷载分布，并充分考虑水平井钻井[3-4]时可能增加的荷载，分析钻机荷载分布特点及钻机基础厚度优化计算结果，将现浇刚性主基础厚度1.5～1.8 m优化为1.0～1.2 m，附基础厚度从0.8～1.0 m优化为0.2 m。

表1　ZJ70型钻机设备基础计算尺寸

1.3软弱地基处理优化技术

在建设钻机主基础时常常会遇到软弱地基，需要采取一定的工艺对其进行处理,使其达到钻机基础的设计承载力要求值。常用的地基处理方法有换填法、桩基础法、钢筋砼筏板基础法。

通过对川西地区地质特征和钻机设备荷载及基础数据的研究，以及对三种处理技术的各项性能指标的对比，总结得出了软弱地基处理技术在川西地区的适用范围，见表2。

以ZJ70型钻机为例，将以上三种地基处理方法的成本进行对比， 结果显示软弱地基地层处理方法与地基厚度关系：当软弱地基地层厚度小于1.7 m时，使用换填法有工期和造价的优势；大于1.7m时，使用钢筋砼筏板基础有工期和造价的优势；厚度大于5.5 m时，且不能使用钢筋筏板基础的情况时，使用桩基础较为经济。

表2　软弱地基处理技术在川西地区的适用范围

1.4移动放喷罐的设计及应用

传统的放喷池为防渗抹面处理的砖砌池体，然而川西地区致密气藏气井日产量常常低于5×104m3，且大多使用周期仅1个月就完成使命，遗留下的固体废弃物对环境造成一定影响，而且为每口中浅层井建设一座砖砌放喷池并不经济。为了降低投资费用，研究设计了可重复使用、能代替传统砖砌放喷池的移动放喷罐。

移动放喷罐作为一种可移动的钢结构放喷罐，主要由废液箱和防火板两部分组成。废液箱箱底主梁采用工字钢，辅助梁采用槽钢，箱壁横柱、立柱采用方管，箱底及箱壁采用双层钢板结构。防火板正面和两侧面采用槽钢和方钢骨架，内侧设置钢板，钢板上安装耐高温材料。废液箱与防火板采用铰链连接，防火板可自由转动180°，其间设置定位销和定位槽进行定位；三面防火板连接采用弹性板扣或锁链固定，废液箱与防火板、防火板与防火板之间可通过挡板实现密封。

已在川西中浅层气井应用了12井次移动放喷罐，均满足了生产需要，且安全环保。

2经济效益分析[5]

2.1井场选址优化经济效益分析

井场选址可避让自然灾害，最大限度地降低建井场投资风险，为企业带来无形的收益；预防、避让自然灾害强于补救、治理。

川西地区隆兴1井、威页1井、星1井通过3次移动井口位置，采用相关软件计算，优选入场道路、优化井场布局规划，减少土石方开挖量约20×104m3，相应也减少边坡处治工程量，共节约投资约550万元。

2.2钻井设备基础优化经济效益分析

钻机主基础厚度从1.8～1.5 m优化为1.2～1.0 m，附基础厚度从1.0～0.8 m优化为0.2 m，分别应用了75井次和72井次，平均每口井节约混凝土量70 m3，共计节约成本216万元，同时减少了废固物排放量。

2.3软弱地基处理经济效益分析

软弱地基处理首推钢筋砼筏板基础，选取7口井场应用。对比以往的软弱地基处理技术既较安全又经济，且在工期上节约了时间，工程投资节约费用100万元以上。

2.4移动放喷罐经济效益分析

川西中浅层气井应用移动放喷罐12井次，节省费用达40.3万元。

3结论

(1)通过钻前工程优化技术实现了井场选址技术的优化，优化了钻机基础厚度，优选了软弱地基处理方法，创新设计的移动放喷池能代替砖砌放喷池。现场应用表明，这些优化技术既能满足安全环保的要求，又能有效降低钻前投资成本。

(2)采用可重复利用的移动放喷罐，可降低投资，且大大减少固废排放，是经济效益和社会效益双赢的举措。

参考文献

[1]李敏， 韩军， 刘晖，等.四川盆地油气井钻前工程风险及防止对策 [J].天然气技术与经济，2012，6(1)：66-67.

[2]李国太， 董家斌， 张初阳，等. 宝浪油田开发井钻前施工方法探讨 [J].石油地质与工程，1998,18(1)：36-40.

[3]李彰明. 软弱地基加固与质量监控[M].北京 ：中国建筑工业出版社，2011：58-70.

编辑：崔林

文章编号：1673-8217(2016)03-0144-02

收稿日期：2015-11-15

作者简介：李敏，高级工程师，1970年生，1994年毕业于西南石油学院，目前从事钻前工程技术方面的研究及设计工作。

中图分类号：TE241

文献标识码：A