摘 要：鉆井周期是油氣田進(jìn)行工程投資測(cè)算、勘探開發(fā)鉆機(jī)部署的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。為此，系統(tǒng)分析了國(guó)內(nèi)石油鉆井周期定額統(tǒng)計(jì)方法(經(jīng)驗(yàn)估算法、統(tǒng)計(jì)分析法、技術(shù)測(cè)定法等)，在中國(guó)石油天然氣股份有限公司現(xiàn)用的“3、5、2”分段加權(quán)平均法鉆井周期定額預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)上，提出了先用“黃金分割”原則處理已完鉆時(shí)效數(shù)據(jù)，再用“3、5、2”分段法進(jìn)行工時(shí)測(cè)算的新的鉆井周期預(yù)測(cè)方法。改進(jìn)后的預(yù)測(cè)鉆井周期方法與地質(zhì)深度、工程難度的聯(lián)系更為緊密。應(yīng)用該方法對(duì)塔里木油田輪南區(qū)塊已完鉆井實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，對(duì)定額水平測(cè)算和分析結(jié)果表明，采用“黃金分割”測(cè)算的鉆井周期工時(shí)定額值比“3、5、2”分段法測(cè)算值要先進(jìn)l.23％～6.78％，先進(jìn)率在工程實(shí)踐允許的范圍內(nèi)。該研究成果已用于該油田哈得、輪古等7個(gè)區(qū)塊的鉆井周期定額編制，取得了良好效果。
關(guān)鍵詞：鉆井周期 定額 預(yù)測(cè) 方法 應(yīng)用 鉆井周期定額編制 塔里木油田
A new method for drilling cycle prediction：A case study from the Tarim Oil Field
Abstract：The drilling cycle is a key parameter in drilling investment budget preparation and rig deployment for oil／gas field development projects．Therefore，this paper made a systematic discussion on statistical analysis methods for drilling cycle prediction in China，e．g．empirical estimation，statistical analysis，technical determination，etc．Based on the “3，5，2”sectional weighted average method for the quota prediction model currently adopted by PetroChina，this paper proposed a new combination method for drilling cycle prediction．In this method，the time efficiency data about completed wells were processed by the golden section method before drilling cycle prediction was performed by the “3，5，2”sectional weighted average method．The improved drilling cycle prediction metbod was proved to be more closely associated with formation depth and technical difficulty．This new combination method was ap plied to the processing of the practical data about completed wells in Lunnan Block of the Tarim Oil Field．The quota calculation and analysis showed that the drilling cycle predicted by the golden section method is l.23-6.78％ more accu rate than that predicted by the “3．5，2”sectional weighted average method．This accuracy rate is proven to be within the allowable range of engineering practice．The research findings have now been applied with great success to drilling cycle quota preparation for seven blocks of this field，including Hade and Lungu．
Key words：drilling cycle，quota，prediction，method，application，drilling cycle quota，Tarim Oil Field
鉆井工程是石油天然氣勘探開發(fā)系統(tǒng)工程中的重要環(huán)節(jié)，具有高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、組織性強(qiáng)、作業(yè)對(duì)象隱蔽、專業(yè)技術(shù)密集等特點(diǎn)。中國(guó)石油塔里木油田公司(以下簡(jiǎn)稱塔里木油田)每年完鉆井?dāng)?shù)量約l50口，鉆井投入高達(dá)幾十億元，面對(duì)如此大的工程量，如何規(guī)范有效地進(jìn)行鉆井成本管理和控制是油田所面臨的一大難題。鉆井周期不儀是石油鉆井工程投資測(cè)算的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，同時(shí)還對(duì)油氣井能否及時(shí)投產(chǎn)和盡早收回投資有重要影響。科學(xué)制訂的鉆井周期才能有效地調(diào)動(dòng)甲乙雙方的積極性，保證油氣田勘探開發(fā)整體目標(biāo)按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)。因此，合理、科學(xué)的預(yù)測(cè)和制定鉆井周期，具有重要意義[l-6]。
根據(jù)塔里木油田多年完鉆井原始資料，綜合分析了國(guó)內(nèi)鉆井周期定額測(cè)算模型。在“3、5、2”分段加權(quán)平均法的基礎(chǔ)上，提出了“黃金分割”原則，對(duì)周期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，建立更為科學(xué)合理的鉆井周期預(yù)測(cè)方法，使鉆井周期預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確合理。
1 鉆井周期定額計(jì)算方法分析
鉆井周期定額測(cè)定基本方法主要有3種：經(jīng)驗(yàn)估算法、統(tǒng)計(jì)分析法和技術(shù)測(cè)定法[1]。
1．1 經(jīng)驗(yàn)估算法
一般是根據(jù)老工人、施工技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)研討會(huì)來(lái)制訂定額的一種方法。這種方法的特點(diǎn)是耗時(shí)短，工作量小且簡(jiǎn)便易行，但其準(zhǔn)確度在很大程度上取決于評(píng)估人員的經(jīng)驗(yàn)，有一定的局限性，是一種比較落后的鉆井定額測(cè)算方法，目前很少使用。
1．2 技術(shù)測(cè)量法
技術(shù)測(cè)量法指根據(jù)先進(jìn)合理的技術(shù)條件和組織條件，對(duì)鉆井施工-過(guò)程中各工序時(shí)間的各個(gè)組成部分進(jìn)行工作日寫實(shí)和實(shí)時(shí)觀察，分別測(cè)定每一道工序的工時(shí)消耗，然后通過(guò)測(cè)定的記錄資料進(jìn)行分析以制定定額的一種方法。該方法是一種典型案例法，對(duì)于石油鉆井施工來(lái)說(shuō)，由于不可預(yù)測(cè)兇素很多，該方法不太適用于鉆井周期定額的制訂。
1．3 統(tǒng)計(jì)分析法
基于統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法的定額計(jì)算是定額制訂方法中最重要的一種方法。統(tǒng)計(jì)分析法是根據(jù)已鉆井機(jī)械鉆速、周期等原始記錄和統(tǒng)計(jì)資料，經(jīng)過(guò)整理，并結(jié)合當(dāng)前施工組織、技術(shù)條件和生產(chǎn)條件，進(jìn)行分析對(duì)比，應(yīng)用合理的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法得到鉆井定額的一種方法。常用且滿足于鉆井特殊性的主要有：算術(shù)平均法、幾何平均法、移動(dòng)平均法、指數(shù)法、灰色理論法等。
1．3．1加權(quán)算術(shù)平均法、
利用過(guò)去若干個(gè)按照發(fā)生時(shí)間順序排列起來(lái)的同一變量的觀測(cè)值，并以時(shí)間順序數(shù)為權(quán)數(shù)，計(jì)算出觀測(cè)值的加權(quán)算術(shù)平均，作為預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間該變量預(yù)測(cè)值一種趨勢(shì)的預(yù)測(cè)方法。
式中A為利用加權(quán)算術(shù)平均法得到的預(yù)測(cè)值；Ai為第i個(gè)歷史值，1≤i≤n；wi為第i個(gè)歷史值權(quán)重值。
1．3．2加權(quán)幾何平均法
對(duì)于有n個(gè)歷史數(shù)據(jù)Xi，加權(quán)幾何平均數(shù)叮以表示為：
式中G為幾何加權(quán)平均法得到的預(yù)測(cè)值；Xi為第i個(gè)歷史值；fi為第i個(gè)歷史值權(quán)重值。
1．3．3加權(quán)移動(dòng)平均法
加權(quán)移動(dòng)平均給固定跨越期限內(nèi)的每個(gè)變量值以不同的權(quán)重。其原理是：歷史各周期、消耗數(shù)據(jù)信息對(duì)預(yù)測(cè)未來(lái)期限內(nèi)的周期、消耗的作用是不一樣的[7-8]。除了以n為周期的周期性變化外，遠(yuǎn)離目標(biāo)期的變量值的影響力相對(duì)較低，應(yīng)給予較低的權(quán)重值：
式中wi為第i時(shí)間周期、消耗權(quán)重值，且權(quán)重滿足
At-i為歷史數(shù)據(jù)i時(shí)間周期、消耗；n為移動(dòng)步長(zhǎng)。
1．3．4一次指數(shù)平滑法
一次指數(shù)平滑法是根據(jù)一次指數(shù)平滑數(shù)列，一般以最后一個(gè)一次指數(shù)平滑值為基礎(chǔ)，來(lái)確定預(yù)測(cè)期內(nèi)預(yù)測(cè)值的方法[9-10]。設(shè)時(shí)間序列y1、y2、…、yn，則以平滑常數(shù)a(o<a<1)的第t時(shí)期的一次指數(shù)平滑值St(1)的遞推公式為：
通常在實(shí)際應(yīng)用中，一般取符合要求的多個(gè)值進(jìn)行試算，選取使均方誤差最小的值作為平滑常數(shù)。
1．3．5灰色理論法
灰色理論是以部分信息已知，部分信息未知的少數(shù)據(jù)、貧信息的不確定性系統(tǒng)為研究對(duì)象。以現(xiàn)實(shí)的少量數(shù)據(jù)采用一定的灰色理論構(gòu)造相關(guān)灰色模型，并應(yīng)用灰色模型來(lái)推測(cè)未來(lái)數(shù)據(jù)。鉆井周期采用灰色理論預(yù)測(cè)屬非等間距非負(fù)序列的灰色模型，具體模型見本文參考文獻(xiàn)[11-12]。
2 鉆井周期定額預(yù)測(cè)新方法的建立
系統(tǒng)收集分析了塔里木油田近幾年上百口井的鉆井歷史數(shù)據(jù)，提出按井眼尺寸和井段系列進(jìn)行劃分的方法，以“時(shí)間點(diǎn)”為原則，統(tǒng)計(jì)各井鉆完井工時(shí)。對(duì)于水平井、定向井的直井段數(shù)據(jù)同常規(guī)直井的數(shù)據(jù)共同分析；對(duì)于某一口井的個(gè)別井段發(fā)生重大事故、停工或復(fù)雜等情況，將這部分?jǐn)?shù)據(jù)剔出，其他井段的數(shù)據(jù)還可以作為樣本數(shù)據(jù)，保證充分利用各井段實(shí)際數(shù)據(jù)瞄。在“3、5、2”分段加權(quán)平均法鉆井周期定額預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)上，提出了“黃金分割”原則，建立了新的鉆井周期定額預(yù)測(cè)方法。
2．1 采用“時(shí)間點(diǎn)”原則
按石油鉆井技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分類，將一口井鉆井用井眼尺寸劃分出不同井段(直井段、定向段和水平段)，然后將鉆井過(guò)程分為開鉆準(zhǔn)備、鉆進(jìn)、完井作業(yè)3個(gè)項(xiàng)目，其中鉆進(jìn)周期為該井眼尺寸自開始鉆進(jìn)至鉆達(dá)設(shè)計(jì)固井深度或固井層位耗費(fèi)的時(shí)間，不包括堵漏、中途測(cè)試及取心等時(shí)間；完井周期為鉆達(dá)固井深度后進(jìn)行測(cè)井、下套管、注水泥及候凝等至下一次開鉆前耗費(fèi)的時(shí)間，如果是鉆達(dá)設(shè)計(jì)地質(zhì)目的層，進(jìn)行完井作業(yè)就是完井時(shí)間。我們采用時(shí)間點(diǎn)原則分別對(duì)不同井眼尺寸的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(表1)。
2．2 單井平均工時(shí)測(cè)算
對(duì)每口井按“時(shí)間點(diǎn)”統(tǒng)計(jì)完后，把鉆進(jìn)進(jìn)尺和套管下人深度2個(gè)量引入單井平均工時(shí)測(cè)算，鉆進(jìn)作業(yè)平均工時(shí)使用某尺寸井眼的鉆進(jìn)進(jìn)尺，固井(完井)作業(yè)平均工時(shí)則取套管下入深度，從而用公式(5)對(duì)各個(gè)井眼段不同作業(yè)項(xiàng)目的工時(shí)進(jìn)行計(jì)算。
式中DTijk甜為第i口井第j開次第k工序工時(shí)，h／m；i為統(tǒng)計(jì)井?dāng)?shù)，i=1，2，3…；Tijk為單井某尺寸井眼實(shí)際作業(yè)項(xiàng)目時(shí)間，h；Hij為單井某尺寸井眼的實(shí)際井段長(zhǎng)度或套管下深，m。
2．3 工時(shí)定額測(cè)算方法
“3、5、2”分段加權(quán)平均法是目前中國(guó)石油鉆井工時(shí)定額編制的主要方法。該方法來(lái)源于加權(quán)算術(shù)平均法，即按單井平均工時(shí)由小到大，將同一井眼尺寸或套管尺寸所有井的鉆完井工時(shí)進(jìn)行排序，采用不同方法測(cè)算工時(shí)定額。當(dāng)統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)訂除以3為整數(shù)時(shí)，工時(shí)定額測(cè)算公式為[2]：
當(dāng)統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)，n除以3余l時(shí)，工時(shí)定額測(cè)算公式：
當(dāng)統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)n除以3余2時(shí)，工時(shí)定額測(cè)算公式：
式中Td為某種井眼尺寸或井段條件下的工時(shí)定額，h／m；n為某種井眼尺寸或某井段條件下的井眼統(tǒng)計(jì)井?dāng)?shù)，n=l，2，3…；Hi為某種井眼尺寸或井段條件下單井實(shí)際井段長(zhǎng)度或套管下深，m。
2．4 工時(shí)數(shù)據(jù)采用“黃金分割”處理
對(duì)公式(2)測(cè)算出的歷史工時(shí)數(shù)據(jù)，按“黃金分割”進(jìn)行處理，即根據(jù)式(9)、(10)定義“黃金分割”的上下限，將(Ld,Lu)范圍外的工時(shí)數(shù)據(jù)剔除，再采用公式(3)中的“3、5、2”分段加權(quán)平均法對(duì)余下的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算。
Ld表征了在實(shí)鉆過(guò)程中未出現(xiàn)異常事故，或因地層情況良好、采用先進(jìn)鉆井技術(shù)使得鉆井周期明顯縮短的情況，Lu則表征了在實(shí)鉆過(guò)程中出因現(xiàn)井下復(fù)雜情況、卡鉆、異常事故等原因延誤工時(shí)而使得鉆井周期偏長(zhǎng)的情況。采用“黃金分割”對(duì)工時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將工時(shí)過(guò)大或過(guò)小值剔除，符合定額編制的平均先進(jìn)性原則，即在正常的施工條件下，大多數(shù)施工隊(duì)組和大多數(shù)生產(chǎn)者經(jīng)過(guò)努力能夠達(dá)到和超過(guò)的水平。
3 鉆井周期的預(yù)測(cè)、
采用鉆井周期定額預(yù)測(cè)鉆井周期的計(jì)算公式為[2]：
式中T為鉆井周期預(yù)測(cè)值，d；n為標(biāo)準(zhǔn)井套管層次數(shù)，n=l，2，3…；Tdi為標(biāo)準(zhǔn)井某尺寸井眼鉆進(jìn)作業(yè)工時(shí)定額，h／m；Hdi為標(biāo)準(zhǔn)井某尺寸井眼鉆進(jìn)進(jìn)尺，m；Tci為標(biāo)準(zhǔn)井某尺寸井眼完井作、眥工時(shí)定額，h／m；Tci為標(biāo)準(zhǔn)井某尺寸井眼套管下深，m；DT為其他特殊作業(yè)時(shí)間，包括欠平衡技術(shù)服務(wù)、控壓技術(shù)服務(wù)、擴(kuò)眼技術(shù)服務(wù)、旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向等特殊服務(wù)的作業(yè)時(shí)間，d。
4 實(shí)例分析與計(jì)算
4．1 鉆井周期工時(shí)定額計(jì)算分析
根據(jù)塔里木油田輪南區(qū)塊已鉆井不同井段的樣本數(shù)量，分別采用“3、5、2”分段加權(quán)平均法和“黃金分割”法，編制出該區(qū)塊鉆井周期工時(shí)定額，并對(duì)比分析兩種方法的先進(jìn)程度(表2)。從計(jì)算結(jié)果可以看出，采用“黃金分割”測(cè)算的鉆井周期工時(shí)定額值比“3、5、2”分段加權(quán)平均法測(cè)算值要先進(jìn)l.23％～678％。顯然，采用“黃金分割”法測(cè)算的鉆井周期工時(shí)定額精度要優(yōu)于“3、5、2”分段加權(quán)平均法。
4．2 鉆井周期定額水平評(píng)價(jià)
塔里木油田輪南區(qū)塊近4年共完鉆井18口，按照鉆井定額編制原則，選出17口與標(biāo)準(zhǔn)井井型類似的基礎(chǔ)井，編制該區(qū)塊鉆井周期定額。定額測(cè)算周期與實(shí)際鉆井周期對(duì)比結(jié)果見表3?？梢钥闯?，采用“黃金分割”測(cè)算出的平均單井鉆井周期比實(shí)際統(tǒng)計(jì)周期縮短2.95d，定額相對(duì)偏差為4.17％，滿足工程實(shí)踐需要。
5 結(jié)論
1)系統(tǒng)分析了國(guó)內(nèi)石油鉆井周期定額統(tǒng)計(jì)方法。在中國(guó)石油現(xiàn)用的“3、5、2”分段加權(quán)平均法鉆井周期定額預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)上，提出了“黃金分割”原則，建立了新的鉆井周期定額預(yù)測(cè)方法。
2)采用塔里木油田輪南區(qū)塊已完鉆井實(shí)際數(shù)據(jù)，通過(guò)定額水平測(cè)算和分析表明，“黃金分割”測(cè)算的鉆井周期工時(shí)定額值比“3、5、2”分段加權(quán)平均法測(cè)算值要先進(jìn)1.23％～6.78％，先進(jìn)率在工程實(shí)踐允許的范圍內(nèi)。顯然，采用“黃金分割”法測(cè)算的鉆井周期工時(shí)定額精度要優(yōu)于“3、5、2”分段加權(quán)平均法。
3)采用新建立的編制方法，編制出塔里木油田哈得、輪古等7個(gè)區(qū)塊的鉆井周期定額，已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)得到成功應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 夏天果·塔里木油田鉆井定額計(jì)算及預(yù)測(cè)研究[D].成都：西南石油大學(xué)，2010．
XIA Tianguo．Research on calculation and prediction of drilling cycle[D] Chengdu： Southwest Petroleum University,2010
[2]黃偉和，鄭丕諤．鉆井周期預(yù)測(cè)新方法的建立[J]．天然氣工業(yè)，2006，26(9)：93-95．
HUANG Weihe，ZHENG Pi’e．Establishing a new method forecasting drilling cycle[J]．Natural Gas Industry，2006，26(9)：93-95．
[3] 薛欣榮，李興仁．吐哈地區(qū)鉆井周期預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方程的建立及應(yīng)用[J]．吐哈油氣，l997，2(4)：70-75．
XUE Xinrong，LI Xingren．Establishment and application of normal equation on drilling cycle prediction in Tuha dis trict[J]．Tuha Oil&Gas，1997，2(4)：70-75
[4] 黃偉和，閆福宏．鉆井系統(tǒng)工程定額體系新論[J]．中國(guó)石油企業(yè)，2003，20(11)：62-63．
HUANG Weihe，YAN Fuhong．New theory on rating system of drilling engineering[J]．China Petroleum Enterprise，2003，20(11)：62-63．
[5] 曹征遠(yuǎn)，羊文忠，王俐．石油開發(fā)投資構(gòu)成分析[J]．石油化工動(dòng)態(tài)，l998，6(6)：22-29．
CAO Zhengyuan， YANG Wenzhong， WANG Li．An in vestment analysis of petroleum development[J]．Petrochemical Industry Trends，1998，6(6)：22-29．
[6] 于文平．國(guó)際鉆井成本的測(cè)算[J]．石油鉆探技術(shù)，l998，26(3)：47-49．
YU Wenping．Measurement and calculation of international drilling cost[J]．Petroleum Drilling Techniques，1998，26(3)：47-49．
[7] 王黎明．應(yīng)用時(shí)間序列分析[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2009．
WANG Liming．Application of time series analysis[M]．Shanghai：Fudan University Press，2009．
[8] 吳清烈，蔣尚華．預(yù)測(cè)與決策分析[M]．南京：東南大學(xué)出版2004．
WU Qinglie，JIANG Shanghua．Prediction and decision analysis[M]．Jiangsu：Southeast University Press，2004．
[9] 黃榮富，真虹．三次指數(shù)平滑法在港口吞吐量預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J]．水運(yùn)管理，2003，25(2)：13-14．
HUANG Rongfu，ZHEN Hong．Application of three exponential smoothing nlethod in Drediction of harbor throughput[J]．Shipping Management，2003，25(2)：13-14．
[10] 余有芳．指數(shù)平滑系數(shù)的優(yōu)化研究[J]．科技通報(bào)，2011，26(6)：817-820．
Yu Youfang．Study on optimization of coefficient of exponential smoothing[J]．Bulletin of Science and Technology，2011，26(6)：817-820．
[11] 趙景茂，左禹，張金坦．用灰色關(guān)聯(lián)分析法研究氣井腐蝕的影響因素[J]．北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2001，28(3)：39-41．
ZHAO Jingmao，ZUO Yu，ZHANG Jintan．Application of grey relational analysis to investigation of the important factors of mild steel corrosion in gas wells[J] Journal of Beijing University of Chemical Technology：Natural Science Edition，2001，28(3)：39-41．
[12] 劉思峰．灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M]．北京：科學(xué)出版社，2010．
LIU Sifeng．Grey system theory and applicationrM]．Beijing：Science Press，2010．
本文作者：張偉文 朱達(dá)江 張陽(yáng)春 徐翔 蔣蓉 林元華
作者單位：中國(guó)石油塔里木油田公司概預(yù)算管理部
西南石油大學(xué)石油管力學(xué)和環(huán)境行為重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
您可以選擇一種方式贊助本站
支付寶轉(zhuǎn)賬贊助
微信轉(zhuǎn)賬贊助
