摘　要：中国页岩气开发即将进入“工厂化”作业时代，但现行钻井、压裂工程计价方法与“工厂化”作业模式不匹配，造价方法与管理水平相脱节，不利于进行合理的项目评价和投资决策。为此，从工程造价的角度分析了页岩气水平井“工厂化”作业的6个优点：减少井场占地、缩短建井周期、循环利用钻井液、提高压裂设备利用率、重复利用水资源、提高压裂设备配件材料利用率。进而提出了适应“工厂化”作业模式下的钻井、压裂计价方法：钻井作业按钻机类型以“量价分离”的形式分开次计费，压裂作业按不同阶段设备工作时间和相应台时费单价计费。同时针对“工厂化”作业对当前钻井系统工程造价管理工作所提出的挑战，指出了控制页岩气水平井工程造价的5项对策和措施：加快页岩气水平井“工厂化”作业示范区建设、持续开展技术攻关、优化钻井工艺技术、科学制订计价标准和计价规则、优化井组部署。

关键词：页岩气 水平井 工厂化作业 钻井 压裂 造价 控制 对策

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

“工厂化”作业是北美页岩气产业化的重要经验之一。中国页岩气勘探开发起步虽晚，但进展迅速，未来中国页岩气开发也将进入“工厂化”时代^[1]。由于国内现行钻井系统工程造伢均以单井为基础进行确定，与多井流水线式的“工厂化”作业要求不匹配。计价模式与管理水平、技术进步相脱节，造价水平对新技术、新管理机制敏感度差，不利于页岩气勘探开发投资效益评价和投资决策。为此，需要建立科学的汁价方法，适应页岩气水平井“工厂化”作业需求，促进中国页岩气规模、效益开发。

“工厂化”钻井作业是指在同一井场钻多口井，共用机械设备和后勤保障系统，循环利用钻井液和压裂液等物资，采用体积压裂等措施连续作业，以实现降本增效的目标^[2]。典型特点是标准化设计、流程化施工、协同化作业。

“工厂化”钻井就是在一个固定的作业平台部署多口水平井，用不同作业机分开次依次钻进，依次固井，实现钻井、固井、测井流水线作业，减少井场占地，缩短建井周期，循环利用钻井液，节约施工成本。

1．1．1减少井场占地

页岩气井组钻井数量一般为4～32口甚至更多，列间距为2.5m，行间距为3m^[3]。参照中华人民共和国石油天然气行业标准SY／T 5505—2006丛式井平台布置相关规定，以国内常用的ZJ40钻机为例，24口双排布置井组井场而积为1.23×10⁴m²，并且只建设1条进井场道路，共用1个生活区(0.2×10⁴～0.3×10⁴m²)。如按单井井场用地计算，ZJ40钻机井场占地面积就达到0.9×l0⁴m^2[4]。在当前用地紧张的大环境下，“工厂化”作业方式在节约用地方面效果突出。

1．1．2缩短建井周期

建井周期是指从钻机搬迁开始到完井(即钻井工程完工验收合格，一般指测完声幅或套管试完压)的全部时间^[5]。它是反映钻井速度快慢的一个重要技术经济指标，是决定钻井工程造价高低的关键数据。在“工厂化”钻井过程中采用流水线施工方式，小钻机用于表层钻进，大钻机用于二开、三开等阶段钻进，井间铺设轨道使钻机移动快速，不仅节约钻机搬迁时间，同时可节约固井作业、水泥候凝、测井占用钻机时间。与常规钻井模式相比，采用“工厂化”钻井作业可降低完井周期超过10％。塔里木油田公司在塔北地区推广“工厂化”钻井模式后，钻机等停时间大幅减少，平均机械钻速提高9％，完井周期缩短ll％。

1．1．3循环利用钻井液

据统计，井深3000～4000m的水平井完井后回收废弃的钻井液达300m³，占总用量的40％～50％。在“工厂化”作业模式下，同一开次钻井液体系相同，完全可以循环利用，不仅减少对资源的消耗，又能实现绿色施工，减少旧钻井液拉运和无害化处理费用。2012年下半年，中国石油川庆钻探工程公司在川渝地区累计重复利用旧钻井液近2×10⁴m^3[6]，减少超过1×l0⁴t的重晶石粉消耗，极大地缓解了重晶石等资源性材料的供求矛盾，也减少了废弃钻井液的处理量，为川渝地区环境保护做出了贡献。

“工厂化”压裂就是通过优化生产组织模式，在一个固定场所，连续不断地向地层泵注压裂液和支撑剂，以加快施工速度、缩短投产周期、降低丌采成本^[7]。一方面大幅提高了压裂设备的利用率，减少设备动迁和管线安拆时间，减少压裂罐拉运、清洗，降低工人劳动强度；另一方面方便回收和集中处理压裂残液，减少污水排放，重复利用水资源。

1．2．1提高压裂设备利用率

国内页岩气水平井单井分级压裂施工一般为3～5d，其中辅助作业时间占60％左右，平均每天可压裂2～3段。“工厂化”压裂为页岩气有效开发提供了高效运行模式，采用交叉或同步压裂方式不仅节省了机械设备搬迁时间，同时大幅缩短设备摆放、连接管线、压裂液罐清洗等辅助作业时间，施工效率可提高l倍以上。

1．2．2重复利用水资源，减少污水排放

页岩气水平井压裂液主要是滑溜水，用水量极大。美国国家环境保护局统计，2010年单口页岩气井平均用水量为0.76×10⁴～2.39×10⁴t，其中20％～85％压裂后滞留地下^[8]。中国页岩气多分布在四川、贵州、新疆、松辽等丘陵、山区地带，水资源匮乏，交通运输不便，剩余水资源和压裂后返排污水回收处理费用高。“工厂化”压裂可以重复利用水资源，每3口井就可以节约出1口井的用水量，大幅减少了污水排放，既保护了环境。也节约了污水处理费用。

1．2．3设备配件材料利用率高

页岩气水平井单段压裂泵注时间超过常规压裂的2倍，对设备稳定性能要求高。从施工安全性考虑，每口井施工前需要对压裂车、混砂车、高压管汇车易耗配件进行检查，多数配件材料未达到规定使用寿命就被替换，必将造成一定程度的浪费。“工厂化”压裂连续多井施工，在现场提供设备检修并更换配件材料，单井设备配件材料更换次数减少，提高了配件材料利用率，可以有效降低设备材料成本。

天然气开发井工程造价费用项目包括土建工程费、钻井工程费、固井工程费、录井工程费、测井工程费、压裂工程费、试采作业费以及建设单位管理费^[9]。页岩气水平井“工厂化”作业钻前土建工程一次性完成，不同设备批次钻井、固井、测井、压裂施工。与常规工艺相比，计价方法差异性主要体现在钻井和压裂。

钻井工程费用包括设备动迁费、钻井作业费、材料费、大宗运输费、技术服务费和税金。设备动迁费包括设备拆安费、设备运输费以及设备搬迁期间发生的钻井队人工费、设备折旧费等固定费用；钻井作业费指与钻井时间有关的费用，包括直接费、间接费、风险费和利润；材料费包括钻头、钻井液、钻具、套管、套管附件等主要材料费用；大宗运输费指套管、油料、生产生活用水等大宗物资运输费；技术服务费指随钻测量仪、随钻测井仪和螺杆工具等服务费用。

与传统单井计价方法不同，“工厂化”钻井必须根据钻机类型分不同开次按“量价分离”形式计算费用。首先要根据钻井设计参数计算各开次钻进时间和主要材料用量，其次根据钻井费用项目构成和相关计价依据分开次计算各项费用，最后对各开次计算结果汇总即为单井费用。其中，钻机动迁费用放在钻井工程中计算，钻机井间移动也要计算相应费用，与“工厂化”钻井工艺流程相适应；钻井作业费按钻进时间和钻进日费计算，而不是钻井周期和钻井日费计算；钻井液要考虑循环利用，在单井设计用量基础上，按3口井节约l口井用量计算钻井液费用。钻井工程每开次费用计算方法见表l。

 

压裂工程费用包括设备动迁费、现场配液费、压裂作业费、材料费、运输费和税金^[10]。设备动迁费指压裂车组从驻地或其他井场到达施工现场发生的费用；现场配液费指现场配压裂液发生的费用；压裂作业费主要指压裂车组施工准备、压裂泵注与施工收尾期间发生的费用；材料费包括压裂液、支撑剂、井下工具等费用；运输费指运送液罐、化工材料、油料的费用。

常规井压裂一般按单井计价，设备动迁费用高，“工厂化”压裂按井组以“量价分离”形式计算各压裂层(级)费用。首先根据压裂最大设计参数(液量、砂量、施工压力、施工排量、泵车功率等)计算主要设备和辅助设施配备数量，然后根据压裂工程费用项目构成计算各压裂层(级)相关费用并汇总。其中：设备动迁费根据设备配备数量、设备行驶费单价和行驶里程计算；现场配液费和压裂作业费根据不同设备现场占用时间、设备台时费单价计算；材料费用根据设计材料用量和采购价格计算；运输费用根据物资运输里程、运输吨位和运输价格计算；税金按国家和地方政府相关规定计算。与常规压裂造价方法相比，“工厂化”压裂车组利用率高，泵注期间油料、配件材料消耗大，需要将辅助时间和泵注时间分开计费，泵注时间根据一次总注入量和平均施工排量计算确定，可以满足不同设计参数下的计价需求，扩大了造价项目范围。压裂工程单层(级)费用计算方法见表2。

 

我国现行钻井系统工程造价按单井计费，同一口井装备固定，计价方法、计价依据等方面均不能完全适应页岩气水平井“工厂化”作业计价需求。

“工厂化”钻井周期实际只反映了钻进时间，而现行钻井计价依据钻井周期包含了固井、水泥候凝、测井以及辅助作业时间，而且没有区分各开次时间，不适应“工厂化”钻井计价需求。

“工厂化”钻井效率高，钻机油料、配件材料消耗大，钻井液可重复利用、单井平均使用量低于常规井，同一口井多套钻具分开次使用情况与财务制度规定的钻具按进尺摊销方法矛盾。

现行压裂计价依据单层或单级施工规模不足1000m³，远远低于页岩气水平井单级压裂规模，大型压裂定额工时、设备配备标准需要补充。

“工厂化”作业使用连续混配装备，压裂车组连续施工交叉压裂，中间停等时间短(2～3h)，现场配液与压裂施工效率均高于常规水平。

中国页岩埋藏深度普遍偏深，概略统计超过65％的页岩埋深大于3500m，而美国页岩埋深主体上介于1500～3500m^[11]。埋深加大不仅直接增加生产成本，也增加了技术难度。目前中国页岩气水平井单井造价最高达7000万元人民币，是美国的2倍，单井产量更不具有优势。因此必须下大力气利用科技、管理等一系列手段，有效控制和降低页岩气水平井工程造价，中国页岩气水平井单井造价有望控制在人民币5000万元以下。

在引进吸收国外先进做法的同时，尽快结合国内实际情况制订和完善“工厂化”作业工艺技术规程，规范“工厂化”作业流程和技术标准，促进企业提高施工管理水平的积极性，缩短学习时间。

技术进步是推动美国页岩气快速发展的关键^[12]，在学习借鉴的基础上，要积极推广钻井液、压裂液循环利用技术，最大可能循环利用资源，减少浪费；推进压裂工具国产化进程，提高封隔器性能^[13]，降低压裂工具成本；自主研发裂缝监测技术，降低技术服务成本。

造价控制的关键在设计^[14]，同一个平台作业，地质情况相同，可以选择性确定录井、测井项目，没必要所有井都要全套进行录井、测井作业，探索利用随钻测井技术取代部分测井项目，减少技术服务费用。

①改进钻井周期定额制订方法，按井眼尺寸分开次制订钻进、固井、测井和辅助时间，适应分开次钻井造价需求；②将钻井综合日费细分为钻进日费、固井日费、测井日费和辅助日费，与钻井周期构成相对应；③调整钻具摊销方法，将原标准按进尺摊销方法调整为按时间摊销，解决同一口井使用多套钻具摊销方法不合理问题；④细化压裂作业定额工时内容，根据不同工艺和施工工序确定作业工时，客观表达压裂生产消耗，反映“工厂化”作业优势，合理确定压裂作业费用。

我国页岩气勘探区域地理环境比较复杂，井组部署尽可能相对集中，可以居中建设蓄水池，多平台共用，减少钻井、压裂用水运输费用。此外，每个平台井数不能低于4口，在偏远山区每个平台井数要达到6口以上，工厂化作业在节约成本方面的优势才能更加凸显。

技术进步、管理创新与工程造价相结合才能更好地体现经济效益。国外“工厂化”作业模式在开发页岩气资源方面已经取得了巨大经济效益和社会效益，国内相关工作刚刚起步，配套技术规范、管理制度、计价方法都亟待完善。要强化技术经济一体化的管理理念，在加强新技术攻关和引进科学管理方法的同时，配套造价管理体系建设也要及时跟进，有利于合理确定和有效控制工程造价，科学决策，为我国页岩气规模、高效开发提供技术保障。

 

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