谢春晖1，李林2，
（1成都国科检测技术有限公司 2中国石油集团川庆钻探工程有限公司川东钻探公司）
工厂化钻井作业模式可以缩短钻井周期，降低油气钻采成本，提高资源及设备利用率，在页岩气等非常规油气资源开发中具有显著的技术优势，正在引导着油气领域进行革新。在钻完井、压裂、试采等过程中，进行流水线的工厂化钻井作业，以先进的技术、设备和管理作为依据，能有效提高生产效率，缩短了投产周期，降低了开采作业成本。
1 页岩气工厂化钻井作业在川渝地区需求
川渝地区页岩气开发通常采用工厂化钻井作业模式，由于施工作业的交叉进行,在提高作业效率的同时，增加了钻井装备安全管理的难度。川渝地区页岩气钻井工艺复杂对装备要求高，钻井速度快、建井周期短；设备连续运行时间多，重负荷运行时间长。要确保页岩气钻井工作顺利进行，需对钻井装备管理技术进行有效优化，对装备管理方法进行升级，以满足川渝地区页岩页岩气工厂化作业的需求。
2工厂化钻井作业的装备配套优化
在川渝地区进行页岩气钻井作业，不仅有区域环境的影响，同时因页岩气钻井作业的特性即建井周期短、钻井参数大排量、高泵压持续时间长、钻井作业成本低，对钻机设备选型配套及布置提出了较高要求。
2.1 井场紧凑的设备配套布置优化
川渝地区地域以及人口分布的特点，要求井场紧凑。通过对现有钻井、修井设备的技术性能分析以及组合使用工艺流程进行对比分析，形成了页岩气钻机选型和设备布置标准，双机平台6口井的井场面积控制在长宽：105×70米,满足2台5000米及以上的机械钻机同场作业的需求，相比普通单井井场仅增加了79%井场面积。
2.2 钻井工程设备配套优化
页岩气钻井作业参数要求高，排量大、泵压高，且持续时间相对较长，动力载荷、额定压力等到达或超过了目前5000/7000米钻机的基本配套的额定值。结合现有设备配套基本情况，通过升级泥浆泵管汇、改造泥浆泵液力端、改造顶驱中心管、增配单机泵组等方式，在设备局部升级配套的基础上，实现对钻井工程参数需求的满足，避免多余设备的采购，充分利用现有设备。
2.3钻机快速移动设备配套优化
页岩气工厂化作业，要求钻井作业批量化生产；通过增加配套钻机平移装置、电缆转接柜等，满足了快速平移的基本配套。
2.4 双机平台作业设备设施减配优化
按页岩气钻井作业的新模式，通过对同平台钻机型号的选型优化和设备使用优化，有效减少生产设施，减少搬家车次。
3 提速增效装备运行管理优化
在满足页岩工厂化作业气生产需求的条件下，有必要通过设备运行管理优化，降低设备停钻检修时间，缩短钻机平移时间，达到节约生产周期的目的。
3.1 设备综合管理优化
（1）双机平台钻机安装作业流程规范。
页岩气钻井双机作业平台，设备数量多、场地小；形成双机平台钻机安装作业流程，设备有序井场，错时安装，有效提高钻机安装效率，缩短安装周期。
（2）设备预防性检查维修。针对页岩气钻井项目特点，区域内配置机修、电工、焊工等维修人员，按“工厂化”钻井作业需要，对主要设备进行预防性检查，避免出现突发性修理，减少设备故障停钻。
3.2 设备日常运行管理
（1）机泵参数应用优化。针对页岩气各区域钻井工程参数的不同，对泵缸套针对选型，作业参数进行调整，优化柴油机参数，保障动力输出，提高泥浆泵使用效率，形成工厂化作业模式，在类似井区推广应用，保障钻井参数的需求，为钻井提速提供基础。
（2）关键设备易损件使用管理。主要设备选高质量、长寿命易损件的同时，结合页岩气井各阶段建井周期、配件选型情况，定期对泥浆泵阀座、阀体、缸套、活塞，振动筛筛布等易损件进行更换，形成工厂化管理模式，减少或避免钻进作业期间的停钻维保时间。
（3）重点设备日常维保升级管理。页岩气钻井高泵压作业，对泥浆泵日常使用管理有很大的考验。通过升级日常使用管理，对液力端密封部件加密检查，规范换件安装使用，可有效提高泥浆泵使用效率。
3.3 钻机平移技术保障
页岩气工厂化作业，对钻井工程来说，重点在于批量化钻井，钻机移动频繁，对快速平移提出了较高要求；减少钻机平移带来的拆安工作量，优化设备设施的安装等钻机平移技术保障起到至关重要的作用。
（1）机械钻机整体平移技术改进。机械钻机分体式平移主要将钻机井架底座（含机房）与泥浆泵分开移动；采用整体式平移后，避免了泥浆泵与机房的拆卸安装作业，平移同步进行，可以有效减少钻机平移周期。
（2）钻机平移配套设施改进技术。钻机平移过程中涉及到泥浆泵上水管线、机房房架、泥浆回流管线拆安工作量较大的部分，通过制定“泥浆泵上水管线改造方案”，采用玻钢管减轻管汇重量，随泵平移，减少安装时间，使泥浆泵平移后能快速恢复到工作状态；设计制作“随动房架”，机房的房架能随着钻机一起平移；减少了房架安装工作量，节约了安装时间；优化井口返浆回收管线方案，将尖底罐固定到原安装位置，钻机平移时不移动回收管线。
（3）钻机平移作业规范。编制“钻机平移工作流程”，规范钻机平移操作和平移期间整个工作流程，将机械钻机平移到恢复作业时间控制2天内。
4 现场应用效果
通过在国家级页岩气示范区长宁-威远页岩气钻井工程的实际应用，效果明显：
（1）钻机配套布置满足页岩气钻井工程的需要，最大持续钻井排量可达55-65L,最高泵压达到38MPa，满足了1台钻机4口井的批量化作业；钻机设备配套布置在川渝地区其他页岩气区域已得到推广应用。
（2）双机平台钻机搬安周期最快达到了12天完成两台钻机的安装，钻机平移周期达到了1天内完成钻机平移，并恢复作业。
（3）基本避免设备故障停机，大幅降低了设备停钻维保时间。
5 结论
（1）合理的钻机配套布置，在满足页岩气工厂化作业的前提下，能为业主方减少钻前成本，承钻方规避大量的设备投入，降低作业设备投资成本。
（2）针对双机平台的钻机安装作业流程进行规范化管理，按钻机布置推荐标准进行安装，可有效提高安装、作业效率，缩短钻机安装周期。
（3）钻机平移配套设施改进技术的应用，可减少钻机平移作业工作量，缩短平移周期。
（4）通过人员保障优化管理、设备参数优化管理以及设备运行优化管理可以有效避免大负荷作业的条件下设备故障停机，减少设备停钻维保时间，提高生产效率。