摘　要：中國頁巖氣開發(fā)即將進入“工廠化”作業(yè)時代，但現(xiàn)行鉆井、壓裂工程計價方法與“工廠化”作業(yè)模式不匹配，造價方法與管理水平相脫節(jié)，不利于進行合理的項目評價和投資決策。為此，從工程造價的角度分析了頁巖氣水平井“工廠化”作業(yè)的6個優(yōu)點：減少井場占地、縮短建井周期、循環(huán)利用鉆井液、提高壓裂設(shè)備利用率、重復(fù)利用水資源、提高壓裂設(shè)備配件材料利用率。進而提出了適應(yīng)“工廠化”作業(yè)模式下的鉆井、壓裂計價方法：鉆井作業(yè)按鉆機類型以“量價分離”的形式分開次計費，壓裂作業(yè)按不同階段設(shè)備工作時間和相應(yīng)臺時費單價計費。同時針對“工廠化”作業(yè)對當(dāng)前鉆井系統(tǒng)工程造價管理工作所提出的挑戰(zhàn)，指出了控制頁巖氣水平井工程造價的5項對策和措施：加快頁巖氣水平井“工廠化”作業(yè)示范區(qū)建設(shè)、持續(xù)開展技術(shù)攻關(guān)、優(yōu)化鉆井工藝技術(shù)、科學(xué)制訂計價標(biāo)準(zhǔn)和計價規(guī)則、優(yōu)化井組部署。

關(guān)鍵詞：頁巖氣 水平井 工廠化作業(yè) 鉆井 壓裂 造價 控制 對策

Abstract：China shale gas will enter a new era of“factory like”development．However，the project cost evaluation methods at Dresent do not match with the factory like drilling and fracturing operations，which will surely affect a proiect’s assessment and investment decision-making．Therefore，in terms of engineering cost，this paper summarized the following advantages of factory-like operatlons of shale gas horizontal wells：little land occupation，short well construction period，recyclable drilling fluids，high usage of frac tacilities and accessories，reusable water resources，and so on．To adapt to such factory-like operations，we presented a methodology of engineering cost evaluation：the drilling cost is evaluated on the sequence of drilling operation according to different rig typesunder the rule of“cost and quantity separation”；the fracturing cost is evaluated on the equipment operation time and corresponding fee Per machine hour at different frac stages．To meet challenges of this proposed methodology，we also offered some cost control measures：to speed up building a demonstration site for the factory like operations of shale gas horizontal wells，to continuously conduct technical research，to establish the cost evaluation rule and criteria，and to optimize process technology and well pattern design．This study provides valuable reference for economic and commercial development of shale gas in China．

Keywurds：factory-like operation，shale gas，horizontal well，drilling，fracturing，cost，control，countermeasure

“工廠化”作業(yè)是北美頁巖氣產(chǎn)業(yè)化的重要經(jīng)驗之一。中國頁巖氣勘探開發(fā)起步雖晚，但進展迅速，未來中國頁巖氣開發(fā)也將進入“工廠化”時代^[1]。由于國內(nèi)現(xiàn)行鉆井系統(tǒng)工程造伢均以單井為基礎(chǔ)進行確定，與多井流水線式的“工廠化”作業(yè)要求不匹配。計價模式與管理水平、技術(shù)進步相脫節(jié)，造價水平對新技術(shù)、新管理機制敏感度差，不利于頁巖氣勘探開發(fā)投資效益評價和投資決策。為此，需要建立科學(xué)的汁價方法，適應(yīng)頁巖氣水平井“工廠化”作業(yè)需求，促進中國頁巖氣規(guī)模、效益開發(fā)。

“工廠化”鉆井作業(yè)是指在同一井場鉆多口井，共用機械設(shè)備和后勤保障系統(tǒng)，循環(huán)利用鉆井液和壓裂液等物資，采用體積壓裂等措施連續(xù)作業(yè)，以實現(xiàn)降本增效的目標(biāo)^[2]。典型特點是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、流程化施工、協(xié)同化作業(yè)。

“工廠化”鉆井就是在一個固定的作業(yè)平臺部署多口水平井，用不同作業(yè)機分開次依次鉆進，依次固井，實現(xiàn)鉆井、固井、測井流水線作業(yè)，減少井場占地，縮短建井周期，循環(huán)利用鉆井液，節(jié)約施工成本。

1．1．1減少井場占地

頁巖氣井組鉆井?dāng)?shù)量一般為4～32口甚至更多，列間距為2.5m，行間距為3m^[3]。參照中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY／T 5505—2006叢式井平臺布置相關(guān)規(guī)定，以國內(nèi)常用的ZJ40鉆機為例，24口雙排布置井組井場而積為1.23×10⁴m²，并且只建設(shè)1條進井場道路，共用1個生活區(qū)(0.2×10⁴～0.3×10⁴m²)。如按單井井場用地計算，ZJ40鉆機井場占地面積就達到0.9×l0⁴m^2[4]。在當(dāng)前用地緊張的大環(huán)境下，“工廠化”作業(yè)方式在節(jié)約用地方面效果突出。

1．1．2縮短建井周期

建井周期是指從鉆機搬遷開始到完井(即鉆井工程完工驗收合格，一般指測完聲幅或套管試完壓)的全部時間^[5]。它是反映鉆井速度快慢的一個重要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，是決定鉆井工程造價高低的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。在“工廠化”鉆井過程中采用流水線施工方式，小鉆機用于表層鉆進，大鉆機用于二開、三開等階段鉆進，井間鋪設(shè)軌道使鉆機移動快速，不僅節(jié)約鉆機搬遷時間，同時可節(jié)約固井作業(yè)、水泥候凝、測井占用鉆機時間。與常規(guī)鉆井模式相比，采用“工廠化”鉆井作業(yè)可降低完井周期超過10％。塔里木油田公司在塔北地區(qū)推廣“工廠化”鉆井模式后，鉆機等停時間大幅減少，平均機械鉆速提高9％，完井周期縮短ll％。

1．1．3循環(huán)利用鉆井液

據(jù)統(tǒng)計，井深3000～4000m的水平井完井后回收廢棄的鉆井液達300m³，占總用量的40％～50％。在“工廠化”作業(yè)模式下，同一開次鉆井液體系相同，完全可以循環(huán)利用，不僅減少對資源的消耗，又能實現(xiàn)綠色施工，減少舊鉆井液拉運和無害化處理費用。2012年下半年，中國石油川慶鉆探工程公司在川渝地區(qū)累計重復(fù)利用舊鉆井液近2×10⁴m^3[6]，減少超過1×l0⁴t的重晶石粉消耗，極大地緩解了重晶石等資源性材料的供求矛盾，也減少了廢棄鉆井液的處理量，為川渝地區(qū)環(huán)境保護做出了貢獻。

“工廠化”壓裂就是通過優(yōu)化生產(chǎn)組織模式，在一個固定場所，連續(xù)不斷地向地層泵注壓裂液和支撐劑，以加快施工速度、縮短投產(chǎn)周期、降低丌采成本^[7]。一方面大幅提高了壓裂設(shè)備的利用率，減少設(shè)備動遷和管線安拆時間，減少壓裂罐拉運、清洗，降低工人勞動強度；另一方面方便回收和集中處理壓裂殘液，減少污水排放，重復(fù)利用水資源。

1．2．1提高壓裂設(shè)備利用率

國內(nèi)頁巖氣水平井單井分級壓裂施工一般為3～5d，其中輔助作業(yè)時間占60％左右，平均每天可壓裂2～3段。“工廠化”壓裂為頁巖氣有效開發(fā)提供了高效運行模式，采用交叉或同步壓裂方式不僅節(jié)省了機械設(shè)備搬遷時間，同時大幅縮短設(shè)備擺放、連接管線、壓裂液罐清洗等輔助作業(yè)時間，施工效率可提高l倍以上。

1．2．2重復(fù)利用水資源，減少污水排放

頁巖氣水平井壓裂液主要是滑溜水，用水量極大。美國國家環(huán)境保護局統(tǒng)計，2010年單口頁巖氣井平均用水量為0.76×10⁴～2.39×10⁴t，其中20％～85％壓裂后滯留地下^[8]。中國頁巖氣多分布在四川、貴州、新疆、松遼等丘陵、山區(qū)地帶，水資源匱乏，交通運輸不便，剩余水資源和壓裂后返排污水回收處理費用高。“工廠化”壓裂可以重復(fù)利用水資源，每3口井就可以節(jié)約出1口井的用水量，大幅減少了污水排放，既保護了環(huán)境。也節(jié)約了污水處理費用。

1．2．3設(shè)備配件材料利用率高

頁巖氣水平井單段壓裂泵注時間超過常規(guī)壓裂的2倍，對設(shè)備穩(wěn)定性能要求高。從施工安全性考慮，每口井施工前需要對壓裂車、混砂車、高壓管匯車易耗配件進行檢查，多數(shù)配件材料未達到規(guī)定使用壽命就被替換，必將造成一定程度的浪費。“工廠化”壓裂連續(xù)多井施工，在現(xiàn)場提供設(shè)備檢修并更換配件材料，單井設(shè)備配件材料更換次數(shù)減少，提高了配件材料利用率，可以有效降低設(shè)備材料成本。

天然氣開發(fā)井工程造價費用項目包括土建工程費、鉆井工程費、固井工程費、錄井工程費、測井工程費、壓裂工程費、試采作業(yè)費以及建設(shè)單位管理費^[9]。頁巖氣水平井“工廠化”作業(yè)鉆前土建工程一次性完成，不同設(shè)備批次鉆井、固井、測井、壓裂施工。與常規(guī)工藝相比，計價方法差異性主要體現(xiàn)在鉆井和壓裂。

鉆井工程費用包括設(shè)備動遷費、鉆井作業(yè)費、材料費、大宗運輸費、技術(shù)服務(wù)費和稅金。設(shè)備動遷費包括設(shè)備拆安費、設(shè)備運輸費以及設(shè)備搬遷期間發(fā)生的鉆井隊人工費、設(shè)備折舊費等固定費用；鉆井作業(yè)費指與鉆井時間有關(guān)的費用，包括直接費、間接費、風(fēng)險費和利潤；材料費包括鉆頭、鉆井液、鉆具、套管、套管附件等主要材料費用；大宗運輸費指套管、油料、生產(chǎn)生活用水等大宗物資運輸費；技術(shù)服務(wù)費指隨鉆測量儀、隨鉆測井儀和螺桿工具等服務(wù)費用。

與傳統(tǒng)單井計價方法不同，“工廠化”鉆井必須根據(jù)鉆機類型分不同開次按“量價分離”形式計算費用。首先要根據(jù)鉆井設(shè)計參數(shù)計算各開次鉆進時間和主要材料用量，其次根據(jù)鉆井費用項目構(gòu)成和相關(guān)計價依據(jù)分開次計算各項費用，最后對各開次計算結(jié)果匯總即為單井費用。其中，鉆機動遷費用放在鉆井工程中計算，鉆機井間移動也要計算相應(yīng)費用，與“工廠化”鉆井工藝流程相適應(yīng)；鉆井作業(yè)費按鉆進時間和鉆進日費計算，而不是鉆井周期和鉆井日費計算；鉆井液要考慮循環(huán)利用，在單井設(shè)計用量基礎(chǔ)上，按3口井節(jié)約l口井用量計算鉆井液費用。鉆井工程每開次費用計算方法見表l。

 

壓裂工程費用包括設(shè)備動遷費、現(xiàn)場配液費、壓裂作業(yè)費、材料費、運輸費和稅金^[10]。設(shè)備動遷費指壓裂車組從駐地或其他井場到達施工現(xiàn)場發(fā)生的費用；現(xiàn)場配液費指現(xiàn)場配壓裂液發(fā)生的費用；壓裂作業(yè)費主要指壓裂車組施工準(zhǔn)備、壓裂泵注與施工收尾期間發(fā)生的費用；材料費包括壓裂液、支撐劑、井下工具等費用；運輸費指運送液罐、化工材料、油料的費用。

常規(guī)井壓裂一般按單井計價，設(shè)備動遷費用高，“工廠化”壓裂按井組以“量價分離”形式計算各壓裂層(級)費用。首先根據(jù)壓裂最大設(shè)計參數(shù)(液量、砂量、施工壓力、施工排量、泵車功率等)計算主要設(shè)備和輔助設(shè)施配備數(shù)量，然后根據(jù)壓裂工程費用項目構(gòu)成計算各壓裂層(級)相關(guān)費用并匯總。其中：設(shè)備動遷費根據(jù)設(shè)備配備數(shù)量、設(shè)備行駛費單價和行駛里程計算；現(xiàn)場配液費和壓裂作業(yè)費根據(jù)不同設(shè)備現(xiàn)場占用時間、設(shè)備臺時費單價計算；材料費用根據(jù)設(shè)計材料用量和采購價格計算；運輸費用根據(jù)物資運輸里程、運輸噸位和運輸價格計算；稅金按國家和地方政府相關(guān)規(guī)定計算。與常規(guī)壓裂造價方法相比，“工廠化”壓裂車組利用率高，泵注期間油料、配件材料消耗大，需要將輔助時間和泵注時間分開計費，泵注時間根據(jù)一次總注入量和平均施工排量計算確定，可以滿足不同設(shè)計參數(shù)下的計價需求，擴大了造價項目范圍。壓裂工程單層(級)費用計算方法見表2。

 

我國現(xiàn)行鉆井系統(tǒng)工程造價按單井計費，同一口井裝備固定，計價方法、計價依據(jù)等方面均不能完全適應(yīng)頁巖氣水平井“工廠化”作業(yè)計價需求。

“工廠化”鉆井周期實際只反映了鉆進時間，而現(xiàn)行鉆井計價依據(jù)鉆井周期包含了固井、水泥候凝、測井以及輔助作業(yè)時間，而且沒有區(qū)分各開次時間，不適應(yīng)“工廠化”鉆井計價需求。

“工廠化”鉆井效率高，鉆機油料、配件材料消耗大，鉆井液可重復(fù)利用、單井平均使用量低于常規(guī)井，同一口井多套鉆具分開次使用情況與財務(wù)制度規(guī)定的鉆具按進尺攤銷方法矛盾。

現(xiàn)行壓裂計價依據(jù)單層或單級施工規(guī)模不足1000m³，遠遠低于頁巖氣水平井單級壓裂規(guī)模，大型壓裂定額工時、設(shè)備配備標(biāo)準(zhǔn)需要補充。

“工廠化”作業(yè)使用連續(xù)混配裝備，壓裂車組連續(xù)施工交叉壓裂，中間停等時間短(2～3h)，現(xiàn)場配液與壓裂施工效率均高于常規(guī)水平。

中國頁巖埋藏深度普遍偏深，概略統(tǒng)計超過65％的頁巖埋深大于3500m，而美國頁巖埋深主體上介于1500～3500m^[11]。埋深加大不僅直接增加生產(chǎn)成本，也增加了技術(shù)難度。目前中國頁巖氣水平井單井造價最高達7000萬元人民幣，是美國的2倍，單井產(chǎn)量更不具有優(yōu)勢。因此必須下大力氣利用科技、管理等一系列手段，有效控制和降低頁巖氣水平井工程造價，中國頁巖氣水平井單井造價有望控制在人民幣5000萬元以下。

在引進吸收國外先進做法的同時，盡快結(jié)合國內(nèi)實際情況制訂和完善“工廠化”作業(yè)工藝技術(shù)規(guī)程，規(guī)范“工廠化”作業(yè)流程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，促進企業(yè)提高施工管理水平的積極性，縮短學(xué)習(xí)時間。

技術(shù)進步是推動美國頁巖氣快速發(fā)展的關(guān)鍵^[12]，在學(xué)習(xí)借鑒的基礎(chǔ)上，要積極推廣鉆井液、壓裂液循環(huán)利用技術(shù)，最大可能循環(huán)利用資源，減少浪費；推進壓裂工具國產(chǎn)化進程，提高封隔器性能^[13]，降低壓裂工具成本；自主研發(fā)裂縫監(jiān)測技術(shù)，降低技術(shù)服務(wù)成本。

造價控制的關(guān)鍵在設(shè)計^[14]，同一個平臺作業(yè)，地質(zhì)情況相同，可以選擇性確定錄井、測井項目，沒必要所有井都要全套進行錄井、測井作業(yè)，探索利用隨鉆測井技術(shù)取代部分測井項目，減少技術(shù)服務(wù)費用。

①改進鉆井周期定額制訂方法，按井眼尺寸分開次制訂鉆進、固井、測井和輔助時間，適應(yīng)分開次鉆井造價需求；②將鉆井綜合日費細分為鉆進日費、固井日費、測井日費和輔助日費，與鉆井周期構(gòu)成相對應(yīng)；③調(diào)整鉆具攤銷方法，將原標(biāo)準(zhǔn)按進尺攤銷方法調(diào)整為按時間攤銷，解決同一口井使用多套鉆具攤銷方法不合理問題；④細化壓裂作業(yè)定額工時內(nèi)容，根據(jù)不同工藝和施工工序確定作業(yè)工時，客觀表達壓裂生產(chǎn)消耗，反映“工廠化”作業(yè)優(yōu)勢，合理確定壓裂作業(yè)費用。

我國頁巖氣勘探區(qū)域地理環(huán)境比較復(fù)雜，井組部署盡可能相對集中，可以居中建設(shè)蓄水池，多平臺共用，減少鉆井、壓裂用水運輸費用。此外，每個平臺井?dāng)?shù)不能低于4口，在偏遠山區(qū)每個平臺井?dāng)?shù)要達到6口以上，工廠化作業(yè)在節(jié)約成本方面的優(yōu)勢才能更加凸顯。

技術(shù)進步、管理創(chuàng)新與工程造價相結(jié)合才能更好地體現(xiàn)經(jīng)濟效益。國外“工廠化”作業(yè)模式在開發(fā)頁巖氣資源方面已經(jīng)取得了巨大經(jīng)濟效益和社會效益，國內(nèi)相關(guān)工作剛剛起步，配套技術(shù)規(guī)范、管理制度、計價方法都亟待完善。要強化技術(shù)經(jīng)濟一體化的管理理念，在加強新技術(shù)攻關(guān)和引進科學(xué)管理方法的同時，配套造價管理體系建設(shè)也要及時跟進，有利于合理確定和有效控制工程造價，科學(xué)決策，為我國頁巖氣規(guī)模、高效開發(fā)提供技術(shù)保障。

 

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