蓝海奔涌“数智”引领新格局

——井下作业公司工厂化压裂发展侧记

    期次:第5461期    作者:□刘玉 魏书宝 王素兵

回首这十年,从当初小马过河式开创我国工厂化压裂先河,到现在具备18个压裂平台同时作业的组织实施能力,追溯井下作业公司工厂化压裂的发展,如同在长河中溯源。源头活水,冰山融雪,是国家非常规油气开发的蓬勃浪潮。而未来所向,是油气工程技术服务数字化转型的浩然蓝海——

 

浅蓝色的鱼骨状大通径管汇、橙色的拼接式蓄水装置、深蓝色的自动输砂装置——工厂化压裂现场正随着摄像头切换,通过远程传输,实时投屏在井下作业公司新建工程作业智能支持中心(EISC)屏幕端口,进行远程监控。

截至10月21日,井下作业公司EISC已正式运行30天,累计完成压裂酸化作业监控29井(平台)158段,并通过网络连线、即时通、电话等形式向工厂化压裂现场发送工作提示近百条。

随着EISC建成启用,井下作业公司工厂化压裂在历经初始化应用和模块化发展后,作业总量超300个平台,迈入了数字化转型新阶段。

 

初始化:理想照进现实

 

页岩气纳米级孔隙特性,让压裂作业成为页岩气井储层改造的必要条件。自2010年11月我国第一口页岩气直井威201井投产以来,川渝页岩气产业发展逐渐由借鉴北美经验向自主探索深入,其开发方式由直井向水平井、单井向丛式井发展。2013年,首个页岩气平台长宁H3平台建产在即,其储层改造服务内容急需从原有单井压裂服务模式,向以平台为单位的新模式转变。

然而,从1口井到1个平台数口井,工艺技术、生产组织差异巨大。一方面平台井所需资源并非简单叠加,另一方面资源增量产生的组织负荷也非线性增长。只是利用资源叠加完成服务,并不能满足经济效益要求。能否在突破压裂工艺技术的同时,优化资源管理,为市场提供一种高效率的页岩气平台井压裂解决方案,成为井下作业公司拓展页岩气压裂服务市场的关键。

2013年,井下作业公司在国内率先引入北美工厂化压裂服务概念,打破了原有以单井为对象进行生产组织的作业模式,转向以平台为对象,对整体资源进行优化统筹。新模式更加注重以平台为单位,以一套设备资源为基础,通过强化工序衔接和流程管理,在平台各井之间交替压裂,达到最优改造效果。

经过半年的方案讨论与前期准备,2013年12月6日,井下作业公司主导的全国首个页岩气工厂化压裂平台在长宁H3平台启动施工作业。平台总计压裂3口井32层段,平均压裂时效2.29段/天,最高达到4段/天。与常规页岩气单井压裂相比,平台作业层段增加近60%,所需设备资源仅增加20%,生产周期仅增加28%,资源利用率与经济效益明显。

理想照进现实。首个平台施工成功后,井下作业公司工厂化压裂进入优化提速新阶段。

 

模块化:各个击破

 

工厂化压裂是一个系统工程,需要改造技术及配套设备、工具、油田化学产品同步发展。井下作业公司基于专业化队伍协同发展优势,提出了模块化发展思路。

首当其冲的是技术模块。井下作业公司研发团队围绕川渝地区页岩气地质条件开展技术攻关。历时6年,完成了从借鉴北美地区经验到形成适应中国山地页岩气的体积压裂技术1.0至2.0的迭代。新技术发展更能满足长段、多簇、经济化的改造需求。

现场模块则将标准化建设作为优化升级的重点。井下作业公司通过多次经验转化,形成了井筒作业整体提速实施方案、套变处置模板等一系列标准化处置流程。将生产组织工作从最初凭借经验开展,升级为以技术模板和操作标准为核心,以项目长责任制为基础的项目管理。

此外,该公司先后引入大通径管汇、平板阀,不仅建立了管汇流程中高低压分配器和井口分流器两大标准化结构装置,管线承压能力也从105兆帕提升到140兆帕,更加匹配新技术应用下高压、高排量作业需求。

配套模块则围绕技术提升与现场需求,不断进行更新。一方面压裂添加剂产品通过三代发展,性能更加完善。另一方面随着大功率电动压裂橇的推广运用,单平台压裂设备配置水平也从最初4万水马力,突破到最大8.4万水马力,更加匹配体积压裂技术2.0的工程要求。

2020年,由井下作业公司参与制定的国家能源行业推荐标准《页岩气安全规程》正式发布。历时7年,公司实现了工厂化压裂从开创先河到领跑行业的快速发展,并同步完成了“即到即压,即压即走,人休机不停”的服务理念升华。

此后,工厂化压裂的发展蹄疾步稳地奔向了数字化转型的蓝海。

 

数字化:浪涛奔涌

 

从2013年到2018年,中国页岩气年产量首次突破100亿方,此后仅用两年时间再次突破至200亿方,创造了中国天然气工业奇迹。

在此期间,工厂化压裂市场发展面临着作业时效、改造效果综合性提升要求。井下作业公司将自动化、信息化作为新阶段发展的关键性指标。

在工厂化压裂现场,该公司以项目管理为核心,连续进行两轮管理升级。通过强化成本思维,从效率模式向盈利模式迈进。同时,陆续引进压裂车在线监测及声光报警系统、自动供液控制系统等,不断强化工厂化压裂自动化水平,为下步数字化发展提供数据接口。今年3月,井下作业公司在泸203H5平台成功打造了首个工厂化压裂自动化平台。

在工厂化压裂技术研发方面,该公司则不断深化体积压裂2.0技术运用,自主开发了UFrac1.0水平井压裂设计优化系统,不仅能完成工厂化压裂设计可视化模拟,还可对压后效果进行评估,进一步提升了页岩气储层改造效果和工厂化压裂智能化支撑能力。

随着工厂化压裂自动化、信息化水平提升,井下作业公司创造了国内页岩气首个四百万方平台,以及集团公司页岩气最大单井日产量平台,有力助推了长宁—威远国家级页岩气开发示范区建设。

9月21日,井下作业公司EISC正式启用。通过此前UFrac1.0功能扩展与自动化设备引入,该中心工程作业智能支持系统(EISS)可以直接调取现场自动化装置的实时数据,覆盖设备、作业、安全等多个数据类别,并依托数据实时传输,开展远程决策,提升现场作业质量,工厂化压裂迎来数字化发展新阶段。

目前,井下作业公司正利用中油技服压裂酸化技术中心资源富集优势,全面推动建成首支数字化压裂队伍。未来智能化一键式的工厂化压裂就在眼前。