本发明涉及一种川渝地区页岩气工厂化平台建设方法，属于页岩技术领域。
背景技术：
川渝地区的页岩气富集区域在地理区划中属于四川盆地及其边缘地区，主要地理单元可划分为盆地内丘陵和盆地边缘山地两大部分。盆地内丘陵富集区主要分布在内江、自贡、泸州、宜宾和重庆等地，在盆地东部主要为低山丘陵，海拔多为300-800m；在盆地南部主要为低缓丘陵，海拔多为200-600m。盆地边缘山地富集区主要分布在重庆东部、云贵川交界地带和渝鄂交界地带等地，主要为强烈上升褶皱带，山坡陡峭，沟谷深切，海拔多为300-1300m，部分地区相对高差可达500-1000m。
从2010年我国第一口页岩气井威201井成功获气投入开采以来，川渝地区已有5个页岩气区块投入建设。其中位于盆地内丘陵地区的有威远区块、富顺-永川区块，位于盆地边缘山地地区的有长宁区块、昭通区块和涪陵焦石坝区块。以位于四川盆地盆地边缘山地区的某区块为例，该区块为典型喀斯特地貌，以山地为主，部分地区相对海拔高差超过400m，山区、丘陵、平坝比例约7.5:1.5:1。
该区块各平台之间道路基本为山区四级公路，水泥路面少，道路狭窄；部分平台之间海拔高差大，道路弯多坡陡；修复改建道路较长，部分路段存在改造瓶颈，改造工程量大。该区块道路存在几大难点：
(1)部分道路通行条件差：以5号平台为例，去往5号平台有一段盘山公路，该路段海拔高差大，路窄急弯多，井队搬家、日常材料运输的大型车辆难以通过。只能另外修路绕行才能满足运输需要。
(2)地形受限，道路曲折：山区受地形影响，布线难度大，存在“望山跑死马”现象。平台之间道路曲折，形成了大环线套小环线的格局，增加了运输路程。尤其是连接4号、10号、11号、12号、7号、5号平台的小环线道路，受5号平台盘山公路限制，大型运输车辆不能直接由4号平台去往5号平台，通行顺序为4号→10号→11号→12号→7号→5号，返程再按上述路线原路返回，大大增加了运输里程和道路修建工作量。
(3)山区道路修建、维护工作量大：道路方案中有多处道路通行条件差，施工难度大、周期长；后期运输、维修成本高，成为整个方案的瓶颈。以11号、12号、7号平台之间的路段尤为突出。由于整个方案以环线为主，这些瓶颈的存在严重阻碍道路的整体运行，影响勘探开发整体进度。
可以看出，川渝地区已有的页岩气区块所处区域地理条件复杂，山区断裂破碎带较多，地形地貌、地层岩性和地质构造多变，地质条件较差，在强烈季节性降雨作用下，易发山洪、泥石流、山体滑坡等地质灾害。山区道路条件差，普遍路窄弯多坡陡，交通运输不便。生态环境重要保护区域，动植物资源丰富，环境敏感性强，水土流失风险高。乡镇密布人口稠密，农田耕地用地紧张，生产生活基础设施较多。这些都导致页岩气开发面临地理条件差，周边情况复杂等难题。
技术方案
为了解决上述问题，本发明提出了一种川渝地区页岩气工厂化平台建设方法，以便实现快速评价环境。
为实现上述目的，本发明技术方案如下。
一种川渝地区页岩气工厂化平台建设方法，采用地面、道路、水源和周边环境四个评价指标，地面按所处地面条件，以所在位置为平坦、缓坡、陡坡综合评定；道路按路程远近，以路况条件综合评定；水源按距离河流远近和水源至井场高差综合评定；周边环境按周边房屋密集程度和所处的农林田地类型综合评定，具体如下：
(1)平台建设技术指标：
页岩气平台建设主要流程为：从矿权区内选择合适的地下目标；根据地下目标确定地面平台初步位置和备选位置；现场踏勘平台位置，从道路、地形、周边环境等方面论证是否满足建设需要；确定平台最终位置后，进行招投标确定各个承包商；开始钻前工程设计，同步进行人居环境调查、环境评价、地质灾害评价和用地申报；前期各项评价以及申报公示、批准后，进行放线测量、土地征用工作；平台建设施工开始，包括道路、场地、池类三大类；
道路在满足大型运输车辆最低通行要求的基础上，考虑山区、丘陵地带的地形条件，一般为四级单车道公路，设计荷载为公路ⅱ级；页岩气平台尺寸以常规单井井场为基础，综合考虑丛式井钻井和压裂改造的需要，形成了一套新的平台尺寸标准：(a)同一排井的井间距≥5m，双排布井时两排井口错开半个井间距；双排丛式井组双钻机布置时排间距＞30m，场地受限时≥28m；纵向每增加一口井，井场长度增加5m；(b)同时使用两台50型钻机的最小尺寸为95m×80m，同时使用两台70型钻机(或一台50型钻机和一台70型钻机)的最小尺寸为105m×80m。(c)拉链式压裂作业最小尺寸为95m×80m，同步压裂作业最小尺寸为120m×80m，压裂设备摆放一侧的长度≥45m。现阶段页岩气平台布置一般有三种规格：单排8口井(180m×60m)，面积为10800m2；双排6口井(115m×80m)，面积为9200m2；双排5口井(105m×80m)，面积为8400m2。
页岩气平台的池类一般有固化填埋池、集液池和清水池三类，可依据地勘资料和地形灵活布置。固化填埋池容积按每口井400-450m3计，一个6口井的平台约为2000-3600m3，池顶设计雨篷。集液池容积一般为400-450m3，用于储存钻井用水。这两类池体为钢筋混凝土，池底和池壁钢筋需搭接配筋，水泥砂浆抹面防渗处理。清水池主要为后期压裂施工服务，一般考虑满足同时压裂两口井的供水量，容积为5000m3，通常利用平台附近水田、旱地修建，池底和内、外壁铺hdpe防水膜，在池内积水坑及泵头安放区设置混凝土层。
由于川渝地区降水丰富，因此要严格做好平台的排水设施，场内设置高出井场10cm的污水沟，平台四周设清水沟，使周边环境(尤其是山体流水)的排水体系和环绕平台的排水体系衔接顺畅，确保清水顺利排入自然水系，避免积水。沟渠和池类的底部如有填方，应保证填方的压实度，并在底面加铺一层防水材料，保证防水防渗效果，防止因填土沉降拉坏沟渠和池底面造成渗漏。
(2)经济性分析：页岩气平台的总造价从1000万至2000万不等，约为常规单井井场造价的2至4倍。以每个平台5至8口井计算，平均单井造价约为200万至400万，与常规单井井场造价大致相当或者更低。平台建设费用由土地费、井场修建费、道路修建费、房屋及机泵房拆安费、供水供电费、土地复垦费、勘测设计费、预备费和其他费用(房屋道路补偿费、环评费、压覆矿评估费、地灾评估费、规划许可证费、监理费等)组成。
(3)土地利用评价：川渝地区页岩气区块是传统农业主产区，人多地少，耕地紧张，为尽量减少对土地的影响，在“促进土地集约节约利用，保护环境，实现可持续发展”原则指导下，采用建设用地、协议用地和临时用地三种方式。建设用地包括对以后建井站所需面积和通行车道进行征地，通常占平台总面积30-35％，尽量减少征地面积，达到土地、经费双节约的效果。协议用地包括除征地面积外的其余面积、池类、储备罐、放喷坑、弃土场、平台范围内边角用地和恢复村民人行道用地。临时用地包括水罐、油罐、放喷坑外墙与安全围墙之间的土地、井场附属设施外移区、野营房、厕所、生活区临时道路，车辆施工便道和表土堆放场。
(4)平台建设优化：现阶段丛式井平台布井数一般为4-8口井，大部分单平台布井方式为双排6口井，水平段巷道长度一般为1500m，巷道间距一般为300-400m，靶前距一般为300-400m；采用“增加平台井数”和“改变布井方式”两种方法相结合的思路进行优化：
(a)增加平台井数：横向增加单支井数，从现阶段较为普遍的双排6口井，增加到双排10口井，水平段巷道间距为300-400m；纵向增加井的层数，从现阶段较为普遍的单层双排6口井，增加到双层双排12口井，层与层间的纵向间距以页岩层厚度作为设计依据；将以上两种方式进行结合，每个平台布双层双排20口井，最终形成“横向多支、纵向多排”的格局，将大大提升单个平台的储层利用率和压裂改造的体积。
(b)改变布井方式：以提高靶前距下储层的利用率为目标，对平台间位置进行优化，有三种优化模式：
模式一对双排6口井的平台采用穿插式布井，理论上每口井水平段的起点和终点都正好处于相邻平台靶前距下未覆盖的区域，此时平台布置最为紧凑，最大化利用了靶前距下储层。在井眼轨迹设计中，需要调整靶前距应为水平段巷道长度的一半，如水平段巷道长1500m，则相应的靶前距为750m，其余参数和普通双排6口井的平台一致。如按纯理论要求布井，同一方向上井的水平段都有重合的起点和终点，因此在实际中需要对水平段的起点和终点进行微调，达到井眼防碰要求。
模式二对双排6口井的平台采用交错式布井，将模式1水平段轴线方向完全重合的方式改为水平段轴线偏移半个水平段井间距交错布置的方式。这样就不必拘泥于靶前距和水平段巷道长度的关系，在理论上每4个平台24口井中只有2口井在水平段共用同一个起点，只需微调就可解决相碰问题。这种模式相对于普通双排6口井的平台，井眼轨迹参数基本不用调整，兼顾了储层利用和井眼防碰的可操作性。
模式三对双排10口井的平台采用交错式布井。采用模式2的布井思路，但由于每个平台布井数为10口，使用两个平台就能达到模式2里4个平台的储层覆盖效果，成倍增加了储层面积覆盖。
该发明的有益效果：采用上述方法，能够节土地5倍以上，单井投资节约30％以上，能够大幅度节约土地，节约投资。
具体实施方式
实施例
本实施例中的川渝地区页岩气工厂化平台建设方法，采用地面、道路、水源和周边环境四个评价指标，地面按所处地面条件，以所在位置为平坦、缓坡、陡坡综合评定；道路按路程远近，以路况条件(路面、弯道、高差)综合评定；水源按距离河流远近和水源至井场高差综合评定；周边环境按周边房屋密集程度和所处的农林田地类型综合评定。每单项条件由差到好分别计1、2、3分，总分为各单项之和，分值越高，条件越好。10分以上为一类平台，8-9分为二类平台，8分以下为三类平台。按此评价体系，某区块所部署的25个平台的评价结果见表1。
表1某页岩气区块平台选址评价结果
从评价结果中看出，一类平台有3个(h3、h4、h13)，二类平台有10个(h2、h5、h16、h17、h18、h19、h20、h22、h23、h24)，三类平台有12个(h6、h7、h8、h19、h10、h11、h12、h14、h15、h21、h25、h26)。一类平台所在地平坦，道路便利，靠近河流(一般在500米以内)，取水方便。二类平台所在地较为平坦或处于丘陵缓坡，地面开阔；道路较为便利，但路程较远；基本远离河流，部分平台位于山上，取水不便。三类平台所在地一般为陡坡，道路多弯急且高差大，周报需要拆迁；远离河流，周围无大型水源。
平台建设技术指标：
页岩气平台建设主要流程为：1.从矿权区内选择合适的地下目标；2.根据地下目标确定地面平台初步位置和备选位置；3.现场踏勘平台位置，从道路、地形、周边环境等方面论证是否满足建设需要；4.确定平台最终位置后，进行招投标确定各个承包商；5.开始钻前工程设计，同步进行人居环境调查、环境评价、地质灾害评价和用地申报；6.前期各项评价以及申报公示、批准后，进行放线测量、土地征用工作；7.平台建设施工开始，包括道路、场地、池类三大类。
平台所在地普遍人口众多，周边房屋和各类设施密集，要满足质量安全环保要求(表2)。但实际上很难有满足标准的理想地址，为满足安全要求，需要拆迁房屋，少则1-2幢，多则5-6幢，涉及数百-上千平方米，极端情况更需要迁移大面积坟地。一旦需要进行拆迁，对当地居民产生较大影响，导致拆迁工作量大，耗时长且赔偿难以协调。
表2井场设施和周边构筑物的安全距离
平台道路在满足大型运输车辆最低通行要求的基础上，考虑山区、丘陵地带的地形条件，一般为四级单车道公路，设计荷载为公路ⅱ级，技术指标见表3。一般由乡镇水泥路、村社机耕道和进场公路三部分组成。乡镇水泥路一般为几公里至十几公里，通行条件较好，少部分路段和弯道需加宽和改建(如增加挡墙、护坡等)，可能涉及桥梁、涵洞、渠道改建，有较多杆线、管道等基础设施需移除。村社机耕道一般为数百米至几公里，通行条件一般，大部分路段和弯道需加宽、改建，增加错车道，清除路面遮挡物。进场公路一般为数百米，通常为片石、泥结碎石，挖填方施工量较大。
表3井场道路主要技术指标
页岩气平台尺寸以常规单井井场为基础，综合考虑丛式井钻井和压裂改造的需要，形成了一套新的平台尺寸标准：(1)同一排井的井间距≥5m，双排布井时两排井口错开半个井间距；双排丛式井组双钻机布置时排间距＞30m，场地受限时≥28m；纵向每增加一口井，井场长度增加5m。(2)同时使用两台50型钻机的最小尺寸为95m×80m，同时使用两台70型钻机(或一台50型钻机和一台70型钻机)的最小尺寸为105m×80m。(3)拉链式压裂作业最小尺寸为95m×80m，同步压裂作业最小尺寸为120m×80m，压裂设备摆放一侧的长度≥45m。现阶段页岩气平台布置一般有三种规格：单排8口井(180m×60m)，面积为10800m2；双排6口井(115m×80m)，面积为9200m2；双排5口井(105m×80m)，面积为8400m2。
页岩气平台的池类一般有固化填埋池、集液池和清水池三类，可依据地勘资料和地形灵活布置。固化填埋池容积按每口井400-450m3计，一个6口井的平台约为2000-3600m3，池顶设计雨篷。集液池容积一般为400-450m3，用于储存钻井用水。这两类池体为钢筋混凝土，池底和池壁钢筋需搭接配筋，水泥砂浆抹面防渗处理。清水池主要为后期压裂施工服务，一般考虑满足同时压裂两口井的供水量，容积为5000m3，通常利用平台附近水田、旱地修建，池底和内、外壁铺hdpe防水膜，在池内积水坑及泵头安放区设置混凝土层。
由于川渝地区降水丰富，因此要严格做好平台的排水设施，场内设置高出井场10cm的污水沟，平台四周设清水沟，使周边环境(尤其是山体流水)的排水体系和环绕平台的排水体系衔接顺畅，确保清水顺利排入自然水系，避免积水。沟渠和池类的底部如有填方，应保证填方的压实度，并在底面加铺一层防水材料，保证防水防渗效果，防止因填土沉降拉坏沟渠和池底面造成渗漏。
经济性分析：
页岩气平台的总造价从1000万至2000万不等，约为常规单井井场造价的2至4倍。以每个平台5至8口井计算，平均单井造价约为200万至400万，与常规单井井场造价大致相当或者更低。平台建设费用由土地费、井场修建费、道路修建费、房屋及机泵房拆安费、供水供电费、土地复垦费、勘测设计费、预备费和其他费用(房屋道路补偿费、环评费、压覆矿评估费、地灾评估费、规划许可证费、监理费等)组成。
各种费用中房屋及机泵房拆安费、监理费、供水供电费、勘测设计费、预备费、环评、压覆矿评估费、地灾评估费受井场地理情况、平台井数的影响较小，费用较为固定，容易控制。在实际施工中，大多数平台地处山区，改建、新建公路的路线曲折，井场受地形限制大，井场挖填方和挡墙施工量较大，部分路段和场地的岩石开挖需要爆破施工；大多数平台远离水源，压裂用清水池容积较大；当地村民因种种原因阻拦施工的现象较为普遍，如某平台从进场到完成施工耗时近4个月，但纯施工时间只有28天，工期严重滞后且赔偿数额较大。从以上情况可以看出，土地费、井场修建费、道路修建费、土地复垦费、房屋道路补偿费受井场地理情况、布置方式和地方政策影响较大，难以准确测算，各平台实际产生费用差异较大，土地费和房屋道路补偿费还可能出现大幅超预期的情况，费用控制难度大。
土地利用评价：
川渝地区页岩气区块是传统农业主产区，人多地少，耕地紧张，为尽量减少对土地的影响，在“促进土地集约节约利用，保护环境，实现可持续发展”原则指导下，采用建设用地、协议用地和临时用地三种方式。建设用地包括对以后建井站所需面积和通行车道进行征地，通常占平台总面积30-35％，尽量减少征地面积，达到土地、经费双节约的效果。协议用地包括除征地面积外的其余面积、池类、储备罐、放喷坑、弃土场、平台范围内边角用地和恢复村民人行道用地。临时用地包括水罐、油罐、放喷坑外墙与安全围墙之间的土地、井场附属设施外移区、野营房、厕所、生活区临时道路，车辆施工便道和表土堆放场。
在平台建设过程中，以“减少对环境的破坏，保护自然环境”为宗旨进行土地高效利用。在取土施工阶段，路基、场基施工时要选择取土场的合理位置，需到指定取土场集中取料，不得沿线随意开填筑。对于需剥离的表土，运到表土场后按层铺法堆放，待完井后复垦，以达到土地最大化利用的目的。
在建设过程中坚持资源节约和环境保护的基本国策，实现“在保护中开发，在开发中保护”，按照“谁开发、谁保护、谁破坏、谁复垦”的土地复垦原则进行复垦。平台所在地域一般为农垦区，地表植被茂盛，复垦以农用地优先为主，以恢复生态环境为辅，因地制宜的建立植被与恢复体系，同时遵循破坏土地与周边现状保持一致的原则。普通平台一般压占土地面积小于100公顷，排土高度小于30cm，破坏程度为轻度-中度破坏，涉及用地类型主要有水田、旱耕地、林地、荒地。在遵循“农用地优先”的原则下，尽量保护现有的耕地资源，除保留油气开采所需的建设用地外，其它如放喷坑、储备罐、油水罐等临时用地，复垦为旱地。集液池和固化填埋池有污染物不能排放，不能复垦为养殖池和水田，必须无害化固化处理后浇筑砼并盖土，复垦为旱耕地。压裂用清水池复垦时用稀泥和池干土作为复耕土。生活区临时用地主要为两季田、旱耕地、林地、荒地，使用过程中对原地貌改变小，复垦为原有土地类型(两季田、旱耕地、林地、荒地)。通过最大限度节约土地和最大限度环境的友好的处理，最后达到复垦率大于90％的目标，保障能源绿色开发。
平台建设优化：
现阶段丛式井平台布井数一般为4-8口井，大部分单平台布井方式为双排6口井，水平段巷道长度一般为1500m，巷道间距一般为300-400m，靶前距一般为300-400m。按上述布井方案，每个平台至少有约360000-640000m2储层无法利用，为了提高储层利用率，设想采用“增加平台井数”和“改变布井方式”两种方法相结合的思路进行优化。
(1)增加平台井数：
横向增加单支井数，从现阶段较为普遍的双排6口井，增加到双排10口井，水平段巷道间距为300-400m。纵向增加井的层数，从现阶段较为普遍的单层双排6口井，增加到双层双排12口井，层与层间的纵向间距以页岩层厚度作为设计依据。将以上两种方式进行结合，每个平台布双层双排20口井，最终形成“横向多支、纵向多排”的格局，将大大提升单个平台的储层利用率和压裂改造的体积。双层双排20口井进行布置，平台井场尺寸至少为125m×80m，平台面积为10000m2。场地面积扩大后，对于处于山区的井场选址和修建的难度将会增大。同时双层布井对于分支井钻井和完井提出了更高的要求。
(2)改变布井方式：
以提高靶前距下储层的利用率为目标，对平台间位置进行优化，有三种优化模式。
模式1对双排6口井的平台采用穿插式布井，理论上每口井水平段的起点和终点都正好处于相邻平台靶前距下未覆盖的区域，此时平台布置最为紧凑，最大化利用了靶前距下储层。在井眼轨迹设计中，需要调整靶前距应为水平段巷道长度的一半，如水平段巷道长1500m，则相应的靶前距为750m，其余参数和普通双排6口井的平台一致。如按纯理论要求布井，同一方向上井的水平段都有重合的起点和终点，因此在实际中需要对水平段的起点和终点进行微调，达到井眼防碰要求。
模式2对双排6口井的平台采用交错式布井，将模式1水平段轴线方向完全重合的方式改为水平段轴线偏移半个水平段井间距交错布置的方式。这样就不必拘泥于靶前距和水平段巷道长度的关系，在理论上每4个平台24口井中只有2口井在水平段共用同一个起点，只需微调就可解决相碰问题。这种模式相对于普通双排6口井的平台，井眼轨迹参数基本不用调整，兼顾了储层利用和井眼防碰的可操作性。
模式3对双排10口井的平台采用交错式布井。采用模式2的布井思路，但由于每个平台布井数为10口，使用两个平台就能达到模式2里4个平台的储层覆盖效果，成倍增加了储层面积覆盖。
如果保持每口井水平段长度一致，水平井眼部分井段间距将只有原来的一半，压裂时存在击穿的风险。因此需要调整水平段巷道的间距，以现有的压裂参数为基础，为保证压裂效果，同一平台水平巷道间距建议为500-600m，但此时造斜段长度将大为增加，工程费用和难度都将大大增大。因此建议每口井水平段长度不必保持一致，只需将穿越靶前距下方储层的井眼水平段缩短即可避免水平巷道间距的大幅度调整。
平台建设具体操作如下：
(1)优选平台位置。在遵循地面服从地下的原则下，在地下目标确定后，对井场的地面位置和道路路线要进行优选。不能只考虑“一次成本”，有必要综合考虑地质灾害的处置成本、平台后期维护和安全风险的成本。对地表环境要严格做好地质勘查，优化钻孔布置，详细进行取样分析和计算，尤其是水对土体的影响，真正发挥地质勘查的指导作用。对近地表环境应开展地下裂缝、溶洞、暗河和矿井坑道的地面调查和外围走访，还可以用高密度电法技术对平台近地表勘查，评估地下裂缝、溶洞、暗河和矿井坑道的发育情况，整体满足要求后再局部加密测线扫描，标示出主要溶洞发育区和地下破碎带的范围、走向。
(2)优化平台设计。设计是降本增效的根源，要针对当地的地质、气象环境进行设计，切忌千篇一律，做好特殊措施和工艺技术的详细设计。结合平台周边环境特点，尽量避免高回填工程和开挖顺向坡(自然坡向和地层倾向一致)，减少场地挖填方量，将设备基础设置在挖方区域，减少路面改造和杆线拆迁，从源头上降低工程量，降低平台总体造价。
(3)强化环境管理。开工前应对施工区域及附近的水体(池塘、河流、水井、稻田等)做好调查，委托具有相关资质的机构(如环保站、防疫站)进行取样化验备案。还应做好工程影像资料的记录、备案，包括沿途道路、管线、线缆，井场占地、拆迁房屋等的原始资料。施工时运输车辆应采用相应遮盖措施，施工地段应经常洒水，减少施工粉尘污染。
(4)提高经济意识。对平台建设工程总包模式进行积极探索，可以采取多个平台批量总包模式进行试点，以类似于钻井的方式测算批量建造平台的费用，以页岩气平台的数量优势降低成本风险，提高整体效益。