中國(guó)近海鉆井液用量估算方法研究

李瑩瑩，馮桓榰，邢希金，谷 林，幸雪松

（中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028）

鉆井液用量估算是在設(shè)計(jì)階段預(yù)估鉆井液費(fèi)用的基礎(chǔ)，是油田開發(fā)方案的重要成本組成。隨著“低油價(jià)”時(shí)代的到來，成本控制成為石油行業(yè)共識(shí)，為減少在作業(yè)中的鉆井液損失，研發(fā)了很多相關(guān)防漏、回用技術(shù)[1-5]。同時(shí)，從環(huán)保角度出發(fā)，鉆井液的用量和排放量也是決定油田項(xiàng)目能否上馬的敏感因素[6-9]。因而，準(zhǔn)確的估算鉆井液用量是十分必要的。

蔡利山等[10]提出以現(xiàn)場(chǎng)固相控制水平為基礎(chǔ)確定鉆井液用量和費(fèi)用的方法。但其中缺少對(duì)鉆井液米消耗量的分析。目前，估算費(fèi)用時(shí)，主要考慮井筒鉆井液體積和固定值的米消耗量，對(duì)中國(guó)近海各個(gè)海域的針對(duì)性不強(qiáng)，因而，本文從鉆井液用量估算方法出發(fā)，統(tǒng)計(jì)分析了中國(guó)近海四個(gè)海域的米消耗量，最終以數(shù)口近期典型井的鉆井液用量為例驗(yàn)證了方法的有效性。

1 鉆井液用量估算方法

根據(jù)中海油服《鉆完井液設(shè)計(jì)規(guī)范》，鉆井液配制體積由式（1）計(jì)算。

其中：V-鉆井液配制體積；Vh-井眼內(nèi)容積；Vc-地面循環(huán)體積；Vr-維護(hù)體積。

Vh、Vc、Vr分別采用式（2）～式（4）計(jì)算。

其中：Vh-井眼內(nèi)容積，m3；Vo-裸眼內(nèi)容積，m3；Vu-上層套管內(nèi)容積，m3；R-井眼擴(kuò)大系數(shù)。

其中：Vc-地面循環(huán)體積，m3；Va-循環(huán)池容積，m3；Vt-沉砂池容積，m3；Vp-循環(huán)管線容積，m3。

其中：Vh-井眼內(nèi)容積，m3；ks-固控效率，%；clg-低密度固相含量，%。

井眼擴(kuò)大附加系數(shù)根據(jù)井眼尺寸選?。ㄒ姳?）。

表1 井眼擴(kuò)大附加系數(shù)取值

而現(xiàn)場(chǎng)鉆井液工程師通常采用經(jīng)驗(yàn)法估算用量，如式（5）。

其中，地面循環(huán)體積通常選用100 m3。

由上可知，設(shè)計(jì)規(guī)范中的方法沒有考慮濾失等影響，且計(jì)算方法較為復(fù)雜，需要了解鄰井的固控效率數(shù)據(jù)。而經(jīng)驗(yàn)法將井眼擴(kuò)大系數(shù)和濾失量均附加為1 倍井眼體積，計(jì)算精度較低。因此針對(duì)上述問題，提出考慮地層消耗量的計(jì)算方法。計(jì)算公式如式（6）所示。

其中：Q-總配漿量，m3；Ln-各段套管長(zhǎng)度，m；qn-各段套管內(nèi)容積，m3/m；Li-各裸眼井段長(zhǎng)度，m；qi-各裸眼井段容積，m3/m；ci-各井段米消耗量，m3。

其中，井身結(jié)構(gòu)確定后各井段的鉆井液用量即已確定，而其中的關(guān)鍵參數(shù)即為鉆井液的米消耗量。米消耗量在各個(gè)區(qū)域都存在特性，因而下面通過統(tǒng)計(jì)分析近三年中國(guó)海上鉆井液的區(qū)域米消耗量數(shù)據(jù)確定這一數(shù)值。

2017年7月，全國(guó)金融工作會(huì)議召開，習(xí)近平總書記提出“金融是國(guó)家重要的核心競(jìng)爭(zhēng)力，金融安全是國(guó)家安全的重要組成部分，金融制度是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中重要的基礎(chǔ)性制度”。會(huì)議宣布設(shè)立國(guó)務(wù)院金融穩(wěn)定發(fā)展委員會(huì)，以強(qiáng)化人民銀行宏觀審慎管理和系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)防范職責(zé)，明確金融監(jiān)管部門的監(jiān)管職責(zé)，確保金融安全與穩(wěn)定發(fā)展。中共十九大又對(duì)金融領(lǐng)域發(fā)展作出重要部署，提出要深化金融體制改革。這一系列改革措施，有力地保證了金融系統(tǒng)不發(fā)生系統(tǒng)性金融風(fēng)險(xiǎn)，有力地保證了金融服務(wù)實(shí)體經(jīng)濟(jì)能力，有力地保證了經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展和現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系建設(shè)。

2 鉆井液米消耗量統(tǒng)計(jì)分析

2.1 渤海水基鉆井液地層消耗量統(tǒng)計(jì)分析

主要通過分析鉆井液日?qǐng)?bào)中的鉆井液消耗量和配漿量，計(jì)算得出了不同井段的鉆井液消耗量。共統(tǒng)計(jì)了Q、K、J、BZ-1、BZ-2 五個(gè)油田近年來80 余口井的米消耗量。具體（見圖1，圖2）。

圖1 渤海311.15 mm 井段水基鉆井液消耗量統(tǒng)計(jì)

圖2 渤海215.9 mm 井段水基鉆井液消耗量統(tǒng)計(jì)

對(duì)311.15 mm 井段的地層消耗量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析（見圖3）。

圖3 渤海311.15 mm 井段水基鉆井液消耗量概率分布分析

311.15mm 井段的地層消耗量不符合正態(tài)分布，采用加權(quán)平均的辦法將0.2～0.5 m3的統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行分析（總占比81%）推薦米消耗量為0.34 m3，略少于定額中推薦的0.4 m3。

對(duì)215.9 mm 井段的地層消耗量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析（見圖4）。

圖4 渤海215.9 mm 井段水基鉆井液消耗量概率分布分析

除去消耗量較大的4 口井，215.9 mm 井段消耗量符合正態(tài)分布，采用高斯分布擬合后，取正態(tài)分布概率最高值，推薦米消耗量為0.19 m3，略少于定額中推薦的0.3 m3。

2.2 東海水基鉆井液地層消耗量統(tǒng)計(jì)分析

共統(tǒng)計(jì)了HY1 和HY2 油田近年來10 余口井的米消耗量。用相同方法對(duì)311.15 mm 井段的地層消耗量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析（見圖5）。

圖5 東海311.15 mm 井段水基鉆井液消耗量概率分布分析

除去消耗量較大的2 口井，311.15 mm 井段消耗量符合正態(tài)分布，采用高斯分布擬合后，取正態(tài)分布概率最高值，推薦米消耗量為0.5 m3，大于定額中推薦的0.4 m3。

圖6 東海215.9 mm 井段水基鉆井液消耗量概率分布分析

215.9mm 井段統(tǒng)計(jì)井?dāng)?shù)較少，消耗量不符合正態(tài)分布，采用平均值計(jì)算，推薦米消耗量為0.4 m3，略多于定額中推薦的0.3 m3。

2.3 南海東部水基鉆井液地層消耗量統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)了E24 和P10 油田近年來17 口井的米消耗量。

311.15mm 井段消耗量不符合正態(tài)分布（見圖7），采用加權(quán)平均的辦法將0.1～0.4 m3的統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行分析（總占比76%），推薦米消耗量為0.23 m3，少于定額中推薦的0.4 m3。

圖7 南海東部311.15 mm 井段水基鉆井液消耗量概率分布分析

對(duì)215.9 mm 井段的地層消耗量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析（見圖8）。

圖8 南海東部215.9 mm 井段水基鉆井液消耗量概率分布分析

215.9mm 井段統(tǒng)計(jì)消耗量較離散，不符合正態(tài)分布，采用加權(quán)平均的辦法將0.1～0.55 m3的統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行分析（總占比82%），推薦米消耗量為0.28 m3，略少于定額中推薦的0.3 m3。

2.4 油基鉆井液消耗量分析

油基泥漿消耗量小于水基泥漿，統(tǒng)計(jì)分析了近年來W6 油田10 口井的油基泥漿消耗情況。對(duì)311.15 mm井段的地層消耗量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析（見圖9）。

圖9 南海西部311.15 mm 井段油基鉆井液消耗量概率分布分析

311.15mm 井段米消耗量較均勻的分布于0.04～0.1 m3，其中，0.12～0.1 m3的概率最大（40%），建議采用均值0.09 m3作為米消耗量，少于目前計(jì)算采用的0.15 m3。

3 實(shí)例分析

根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)，將米消耗量由新定額推薦值更新為各個(gè)油田的推薦值，實(shí)例分析（見表2）。由表2 可知，新消耗量的誤差較小，平均值為9.2%。

表2 實(shí)例分析表

4 結(jié)論

（1）各海域米消耗量統(tǒng)計(jì)值：渤海311.15 mm 井段為0.34 m3、215.9 mm 井段為0.19 m3；東海311.15 mm井段為0.5 m3、215.9 mm 井段為0.4 m3；南海311.15 mm井段為0.23 m3、215.9 mm 井段為0.28 m3，油基泥漿311.15 mm 井段為0.09 m3。

（2）幾個(gè)海域不同井段的鉆井液米消耗量存在差異，油基泥漿米消耗量小于水基泥漿。

（3）統(tǒng)計(jì)分析各個(gè)海域最新的鉆井液米消耗量情況，比過去的計(jì)算方法針對(duì)性更強(qiáng)，精度更高，對(duì)比實(shí)際消耗量，估算誤差平均值僅為9.2%。