國企石油天然氣鉆井周期的預測方法綜述

羅 淦

（中國國土資源經(jīng)濟研究院，北京 101149）

一、引言

石油鉆井工程具有高投入、高風險、作業(yè)對象隱蔽、專業(yè)技術密集等特點。2016年油氣礦產(chǎn)地質(zhì)勘查投入527.50億元，占全國地質(zhì)勘查投入的68%[1]。其中，鉆井工程一般占石油天然氣勘探項目總投資的60%～70%[2]。面對如此大的資金量，如何規(guī)范有效地管理和控制鉆井成本，是各大油公司共同面臨的難題。

鉆井周期作為石油鉆井工程投資測算和定額取費的關鍵參數(shù)，不僅關系到油公司投資規(guī)模的大小，而且關系到如何縮短鉆井時間、及時投產(chǎn)并盡快取得勘探資料。本文通過對國內(nèi)外各大油企常用鉆井周期預測方法的綜述，客觀評價各種不同預測方法的理論成果和適用范圍，再進一步探討鉆井周期預測方法研究的最新發(fā)展，為石油企業(yè)提供參考。

二、國內(nèi)外常用的鉆井周期預測方法

1.歷史水平法。歷史水平法是根據(jù)往年同地區(qū)同類型鉆井的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計平均值來確定鉆井周期的方法。國內(nèi)學者丁丹紅等將歷史水平法運用在新疆油田的鉆井周期預測[3]：按地質(zhì)構造劃分不同井區(qū)，同一井區(qū)再按不同井身結(jié)構、目的層劃分成不同模塊，然后將每個模塊近三年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)編制該模塊的鉆井月速度，再根據(jù)設計井深與已編定的鉆井月速度，預測該模塊的鉆井周期。此方法統(tǒng)計數(shù)據(jù)全部來源于監(jiān)督簽認的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，能夠反映真實的生產(chǎn)水平，操作簡單，普遍應用于大規(guī)模穩(wěn)定開發(fā)的油田。

2.經(jīng)驗估算法。經(jīng)驗估算法是根據(jù)老工人、施工技術人員的現(xiàn)場經(jīng)驗，通過研討會來制定定額的一種方法。國內(nèi)學者張偉文等提出，當某一區(qū)塊上沒有鉆過井時，無資料可供參考，只能憑經(jīng)驗大致估計[4]。此方法耗時短，工作量小且簡便易行，但其準確度在很大程度上取決于評估人員的經(jīng)驗，有一定的局限性。

3.典型案例法。典型案例法是通過類比鄰井或相鄰區(qū)塊的地質(zhì)資料，并借鑒其實際鉆井周期數(shù)據(jù)推算出新井的鉆井周期的方法[5]，此方法常用于新區(qū)預探井的周期設計。

4.工序工時法。工序工時法，也叫技術測量法，是將鉆井施工全過程劃分成不同的工序，對工序的工時累加得出鉆井周期的方法。此方法要求從鉆機安裝開始，按一開井段、二開井段、三開井段中每項施工工序，由工程師分別測定工時消耗，最后累計全井周期。此方法操作煩瑣，需要大量的人力來跟蹤鉆進卻沒有收益，國內(nèi)陸地油氣田較少采用此方法。海上油氣田或?qū)嵭斜O(jiān)督管理模式的外企使用較多。

5.加權系數(shù)法。加權系數(shù)法一般是根據(jù)近3年的歷史資料，采用加權系數(shù)來編制鉆速定額的方法。鉆速定額=（先進鉆速×5+中間鉆速×3+落后鉆速×2）÷10，20世紀90年代國內(nèi)編制鉆井周期定額時普遍采用此方法。國內(nèi)學者黃偉和[5]在此基礎上建立了“0.3、0.5、0.2”分段加權平均先進法編制鉆井周期。按井眼尺寸和套管尺寸系列進行分段分類統(tǒng)計，分別測算出同一個尺寸條件下鉆進井段時間和套管作業(yè)時間。此方法避免了因單工序工時累加導致累計偏差較大的問題，操作較為簡便實用。

6.周期定額法。周期定額法是指統(tǒng)計完成一項工作所必需消耗的時間。各油田周期定額表現(xiàn)形式差別較大，大體分為三大類[5]：第一類是分區(qū)塊按井深段或井身結(jié)構，以“h/m”“h/10m”“h/100m”形式表現(xiàn)的鉆時定額，如新疆油田；有些油田再附加系數(shù)，如西南油氣田采用井深、井別、井口出露層位、壓力系統(tǒng)、鉆井液密度等參數(shù)確定難度系數(shù)。第二類是按施工內(nèi)容和井深，以“h/井次”形式表現(xiàn)的定額，如西南油氣田的固井作業(yè)時間和華北油田的尾管作業(yè)時間定額。第三類是分區(qū)塊按井型、井別，以“d/口井”“臺月/口井”形式表現(xiàn)的周期定額，如遼河、大港油田的鉆井周期基礎定額和勝利油田鉆井周期預算定額。此方法計算結(jié)構合理、數(shù)據(jù)貼近實際，但其數(shù)據(jù)統(tǒng)計整理分析的任務繁重，不適合大量鉆井的油田，只適合井數(shù)較少的油氣田使用。

7.學習曲線法。美國康奈爾大學的T.P.Wright博士于1936年提出了學習曲線的理論，指當一個人重復做某項工作時，隨著熟練程度提高，繼續(xù)從事該項工作所需時間逐漸減少。美國Amoco石油公司的Brett和Millheim在20世紀80年代首次將學習曲線理論引入鉆井行業(yè)[6]，提出當某一區(qū)域進行一系列井別、井型、目的層、井深、井身結(jié)構、鉆頭、鉆機等類似的鉆井工作時，鉆井周期可以用學習曲線進行擬合。但由于限制條件太多，運用范圍較窄，僅適合小區(qū)塊鉆井周期的測定。

我國學者中國石油大學的劉朝全，在20世紀90年代提出了在區(qū)塊、井型、井別、目的層都相同而井深不同的情況下測算鉆井周期的修正學習曲線理論[7]。劉朝全的修正學習曲線公式對塔里木油田提爾根區(qū)塊擬合效果良好，此方法擴大了鉆井學習曲線的運用范圍。

三、鉆井周期測算方法適用性分析及發(fā)展方向

通過相關學者對鉆井周期測算方法的研究可以看出，新區(qū)新層系的探井鉆井周期預測多用典型案例法、經(jīng)驗估算法和工序工時法；鉆井技術相對成熟、鉆進區(qū)塊地質(zhì)資料齊全的開發(fā)井鉆井周期預測一般采用歷史水平法、加權系數(shù)法、學習曲線法和周期定額法。

隨著鉆井技術的發(fā)展，國內(nèi)外學者對鉆井周期預測的手段也在不斷進步，目前各大油公司將歷史水平法、學習曲線法、典型案例法和周期定額法綜合編制成軟件，一般建立探井和開發(fā)井兩個預算模板，鉆井周期預測軟件將是未來發(fā)展的方向。