油田開發(fā)井實施管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型的探索與實踐*

徐昱，李琰，秦磊，殷小琛，楊小婕

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，天津 300452)

在開發(fā)井實施過程中，由于地下地質(zhì)認識或施工進展的變化，常導致原方案設(shè)計無法實現(xiàn)開發(fā)效益最大化。因此，需要通過優(yōu)化調(diào)整挖潛地質(zhì)油藏潛力，節(jié)省投資，提高單井開發(fā)效益，最終實現(xiàn)油田整體開發(fā)效益最大化[1]。近年來油田開發(fā)力度不斷加大，每年開發(fā)井作業(yè)量高達數(shù)百口，傳統(tǒng)的管理方式無法滿足現(xiàn)有需求。為提升開發(fā)井實施過程中的管理水平，達到精細化管理要求，本文圍繞地質(zhì)油藏管理和鉆完井進度管理開展了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的探索。

1 開發(fā)井實施管理數(shù)據(jù)庫

實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，即將開發(fā)井實施管理過程轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)表達形式，因此首先要搭建開發(fā)井實施管理數(shù)據(jù)庫[2-11]。為更好地以數(shù)據(jù)形式記錄管理過程，經(jīng)過梳理開發(fā)井實施管理信息，確定將開發(fā)井實施管理數(shù)據(jù)庫分為地質(zhì)油藏管理數(shù)據(jù)庫和鉆完井進度管理數(shù)據(jù)庫。

1.1 地質(zhì)油藏管理數(shù)據(jù)庫

地質(zhì)油藏管理數(shù)據(jù)庫記錄開發(fā)井實施各階段的地質(zhì)油藏關(guān)鍵信息。為記錄優(yōu)化調(diào)整過程，將開發(fā)井實施分為五個階段：方案設(shè)計、鉆前優(yōu)化、鉆中實施、鉆后評估和投產(chǎn)跟蹤(見圖1)。為分析開發(fā)井實施效果，從地質(zhì)油藏資料中摘選12個字段作為開發(fā)井地質(zhì)油藏關(guān)鍵信息，它們分別為：井名、井型、井別、井區(qū)、目的層段、有效厚度、水平段長度、生產(chǎn)壓差(注入壓力)、日產(chǎn)液(日注入量)、日產(chǎn)油、含水率、米采油指數(shù)。

圖1 開發(fā)井實施各階段的地質(zhì)油藏關(guān)鍵信息

(1)在方案設(shè)計階段，開發(fā)井地質(zhì)油藏數(shù)據(jù)來自“總體開發(fā)方案”或“井位設(shè)計建議書”。這些數(shù)據(jù)作為最初跟蹤數(shù)據(jù)，此后多個階段都在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化和調(diào)整。

(2)在鉆前優(yōu)化階段，地質(zhì)油藏數(shù)據(jù)來自鉆前地質(zhì)交底材料，由于新錄取地質(zhì)資料和動態(tài)分析結(jié)果導致地質(zhì)認識發(fā)生變化，因而對開發(fā)井進行優(yōu)化調(diào)整，例如井別、井型或目的層段等，此時記錄調(diào)整后的數(shù)據(jù)和調(diào)整原因。

(3)方案設(shè)計和鉆前優(yōu)化階段記錄的數(shù)據(jù)屬于開發(fā)井實施前的數(shù)據(jù)，而鉆中實施階段則是記錄實施過程中的數(shù)據(jù)。記錄根據(jù)隨鉆實時數(shù)據(jù)分析的目的層段和有效厚度數(shù)據(jù)。另外，還記錄鉆井中的調(diào)整過程，假如無法達到鉆井目的時的側(cè)鉆信息。

(4)在鉆后評估階段，開發(fā)井數(shù)據(jù)來源于鉆后最終解釋成果。在該階段關(guān)注的是目的層有效厚度和射孔層段，以及對應的鉆后配產(chǎn)等數(shù)據(jù)。若是水平井，則記錄水平段鉆遇率和配管建議等數(shù)據(jù)。

(5)在投產(chǎn)跟蹤階段，其數(shù)據(jù)為投產(chǎn)后實際生產(chǎn)情況。重點記錄投產(chǎn)后的生產(chǎn)壓差、日產(chǎn)液、日產(chǎn)油等變化情況。

1.2 鉆完井進度管理數(shù)據(jù)庫

鉆完井進度管理數(shù)據(jù)庫主要記錄與鉆完井施工有關(guān)的時間節(jié)點。該數(shù)據(jù)庫的建立，一方面能夠跟蹤開發(fā)井施工進度，快速掌握實施階段，把控關(guān)鍵點；另一方面，能夠根據(jù)地質(zhì)油藏專業(yè)需求開展優(yōu)化調(diào)整，指導鉆完井施工作業(yè)。鉆完井進度管理數(shù)據(jù)庫主要信息有鉆井時間、補測時間、完井時間、投產(chǎn)時間和完鉆深度等。在開發(fā)井實施管理中，把這些時間分為三個階段：方案設(shè)計階段、年初計劃階段和實際施工階段。

在方案設(shè)計階段，開發(fā)井作業(yè)時長是根據(jù)其井身結(jié)構(gòu)、鉆井深度和完井方式等設(shè)計的作業(yè)時長確定的。該時長作為開發(fā)井跟蹤對比的初始資料。在年初計劃階段，開發(fā)井的作業(yè)時間點會在年初計劃表中獲得，其中有一開、二開、三開等的鉆井開始和結(jié)束時間點，有完井作業(yè)開始和結(jié)束時間點，以及投產(chǎn)時間點。在實際施工階段，記錄開發(fā)井實際鉆完井作業(yè)時間點，同時更詳細地記錄各作業(yè)時間點，例如測井開始和結(jié)束時間點、完鉆后的固井開始和結(jié)束時間點等。

2 開發(fā)井實施管理四大模塊

在開發(fā)井實施管理數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，根據(jù)管理工作內(nèi)容，建立四個開發(fā)井實施管理模塊：地質(zhì)油藏管理模塊、施工進度管理模塊、投產(chǎn)跟蹤管理模塊和問題井治理模塊。

2.1 地質(zhì)油藏管理模塊

地質(zhì)油藏管理模塊聚焦開發(fā)井地質(zhì)油藏數(shù)據(jù)的變化和分析。在開發(fā)井實施過程中，實施前后的地質(zhì)油藏數(shù)據(jù)、鉆遇儲層情況和產(chǎn)能情況均會發(fā)生變化。根據(jù)所在階段，跟蹤記錄地質(zhì)油藏數(shù)據(jù)變化及原因，及時掌握實施過程和下一步跟蹤重點。地質(zhì)油藏分析包括測井分析、儲層分析、產(chǎn)能分析等，這些功能可以快速地統(tǒng)計和分析地質(zhì)油藏數(shù)據(jù)，幫助優(yōu)化調(diào)整方案的制定。例如測井分析，是通過實時測井數(shù)據(jù)，標注并統(tǒng)計有效儲層位置和厚度。儲層分析則是通過對鉆前預測和鉆后實際數(shù)據(jù)展開對比，分析各目的層段的厚度與總有效厚度的變化、非生產(chǎn)層段儲層的厚度變化，以及鉆前預測和實際射孔層段的變化。產(chǎn)能分析則是依據(jù)儲層厚度和投產(chǎn)情況，計算米采油指數(shù)，分析方案與鉆前、鉆后產(chǎn)能的對比情況。

2.2 施工進度管理模塊

施工進度管理模塊聚焦開發(fā)井作業(yè)時間，通過時間節(jié)點的記錄能夠分析工期延誤的原因，不僅能記錄施工時間節(jié)點和進展情況，也能分析鉆完井時效和施工周期。例如增加測井項目導致工期的延長，井身結(jié)構(gòu)的變化導致鉆井工期變化，完井方式的改變導致完井工期的變化等。鉆井時效也能從多角度展開分析，既可分析從開鉆到完鉆的全過程時長與鉆井進尺的關(guān)系，也可僅分析鉆井時長與鉆井進尺的關(guān)系，使鉆井時效分析更有意義。完井時效能夠分析完井過程、壓裂情況以及完井結(jié)束到投產(chǎn)等數(shù)據(jù)。在時效分析的基礎(chǔ)上，分析施工周期的同時，也能夠預測后續(xù)作業(yè)工期的變化，從而預估投產(chǎn)時間變化對年累計產(chǎn)量的影響。

2.3 投產(chǎn)跟蹤管理模塊

投產(chǎn)跟蹤管理模塊聚焦開發(fā)井生產(chǎn)情況，投產(chǎn)后記錄每日計量數(shù)據(jù)，對比分析實際產(chǎn)量與方案設(shè)計產(chǎn)量。若產(chǎn)量穩(wěn)定后仍超過設(shè)計產(chǎn)量，則該井達到設(shè)計目的。否則，需轉(zhuǎn)到“問題井治理模塊”，對該井開展治理。除此以外，本模塊還具有產(chǎn)量匯總和預測功能。根據(jù)開發(fā)井日產(chǎn)油情況，匯總單井的月度累計、季度累計和投產(chǎn)累計產(chǎn)量，并預測未來月累計產(chǎn)量和全年累計產(chǎn)量，預判全年產(chǎn)量任務是否可以完成。

2.4 問題井治理模塊

當開發(fā)井無法達到鉆井目的，或沒有達到設(shè)計產(chǎn)能時，該井轉(zhuǎn)為問題井，需要開展治理工作。因此，問題井治理模塊聚焦于問題井的跟蹤和治理。在本模塊中，主要跟蹤未達配產(chǎn)的原因、治理方案和治理效果，包括計劃治理時間、見效時間、是否影響鉆完井作業(yè)等。如果未能按計劃開展治理工作，則需記錄推遲的原因和下步治理計劃。待治理措施實施后，繼續(xù)開展治理效果跟蹤：如達配產(chǎn)，則該井達到治理要求；否則繼續(xù)開展治理。

3 數(shù)字化轉(zhuǎn)型實踐

3.1 項目實踐效果顯著

開發(fā)井實施管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型在海上某油田項目中得到成功應用，共完成57口井的數(shù)字化管理。從設(shè)計到實施，從計劃到實際，該57口井的實施和調(diào)整過程均得以完整記錄。在應用過程中，不僅可以快速查找、對比地質(zhì)油藏數(shù)據(jù)和施工作業(yè)時效，也能快速回顧單井實施過程和優(yōu)化調(diào)整原因，更高效掌握單井實施效果。通過對比結(jié)果統(tǒng)計，項目共調(diào)整4次井別、14次井型、49次生產(chǎn)層段。在項目工期上，3口井由于復雜情況延誤工期35天，但鉆井提速效果顯著，最終項目得以提前完工。在產(chǎn)量任務上，項目成功達到高峰年產(chǎn)指標，實現(xiàn)了產(chǎn)能建設(shè)的目的，展現(xiàn)了開發(fā)井實施數(shù)字化管理的效果。

3.2 應用模塊提出開發(fā)調(diào)整建議

在開發(fā)初期，按照方案設(shè)計，優(yōu)先開發(fā)第二層系，但前3口井投產(chǎn)后均未達到設(shè)計產(chǎn)量，形勢十分嚴峻，如圖2中A1井、A2井和A3井所示。通過模塊分析發(fā)現(xiàn)這3口井的射孔厚度雖然都比方案設(shè)計厚，但米采油指數(shù)卻差很多，初步判斷第二層系開發(fā)效果較差，建議提前評價上方第一層系和下方第三層系儲層性質(zhì)。經(jīng)過方案調(diào)整，優(yōu)選出第四口井開展評價落實任務，確認第一層系、第三層系厚度和流體性質(zhì)均好于方案設(shè)計，第二層系流體性質(zhì)較差，優(yōu)選A4井和A5井在第二層系基礎(chǔ)上增加第三層系開發(fā)，投產(chǎn)后均超配產(chǎn)，調(diào)整效果顯著。根據(jù)實鉆資料，在第一層系上方發(fā)現(xiàn)較好儲層，建議納入第一層系合并開發(fā)。優(yōu)選兩口井合并開發(fā)，投產(chǎn)產(chǎn)量遠超配產(chǎn)，如圖3中A6井和A7井所示。層系的優(yōu)化調(diào)整成功扭轉(zhuǎn)了開發(fā)初期的不利形勢，為后續(xù)井的開發(fā)調(diào)整奠定了基礎(chǔ)和方向。

圖2 開發(fā)前期方案設(shè)計和投產(chǎn)實際產(chǎn)量 圖3 井型調(diào)整前方案設(shè)計和調(diào)整后投產(chǎn)實際的產(chǎn)量

在開發(fā)中期，通過實鉆資料發(fā)現(xiàn)，斷層發(fā)育情況比方案設(shè)計更加復雜，受連通性影響注水增油效果十分不理想。通過模塊分析，發(fā)現(xiàn)在油藏邊部儲層較厚，適合水平井開發(fā)，因此建議優(yōu)化水平井單獨開發(fā)儲層較厚的層系。通過地質(zhì)油藏專業(yè)研究，優(yōu)選出一口水平井，投產(chǎn)后日產(chǎn)油達到配產(chǎn)的3倍，效果顯著。緊接著，又優(yōu)選出14口井，使產(chǎn)量由方案設(shè)計的964 m3/d提升至1312 m3/d，見圖4所示。水平井的優(yōu)化調(diào)整有利于項目中期繼續(xù)完成上產(chǎn)目標。

3.3 數(shù)字化轉(zhuǎn)型提升管理效率

單井實施數(shù)字化管理不僅實現(xiàn)了精細化管理，也提升了管理效率。單井實施過程被分解成多個階段，通過模塊管理，使管理能夠關(guān)注單井不同階段的關(guān)鍵點和風險點，利用模塊管理更好地開展單井優(yōu)化調(diào)整工作，更有效地與地質(zhì)油藏專業(yè)、鉆完井專業(yè)人員溝通，及時解決地下變化所帶來的問題，不斷實現(xiàn)油田開發(fā)效益最大化。

4 結(jié)論

(1)開發(fā)井實施管理實現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的探索。在此之前，不同井在實施管理時由于問題不一、條件不同，其管理的關(guān)鍵點也不盡相同，因此管理過程分散零碎，無法做到規(guī)范和統(tǒng)一。數(shù)字化轉(zhuǎn)型使開發(fā)井實施管理全過程被規(guī)范地、統(tǒng)一地記錄下來。利用數(shù)字化管理的開發(fā)項目，其優(yōu)化調(diào)整過程準確，地質(zhì)油藏資料全面，施工節(jié)點明確，提升了管理效率。

(2)開發(fā)井實施管理數(shù)字化不僅加強了管理精細化，也提升了管理效率。建立開發(fā)井實施管理數(shù)據(jù)庫，將開發(fā)井實施過程分為多個階段，應用四個管理模塊，有目的地、有針對性地開展管理工作，使開發(fā)井實施管理更加精細化。通過模塊的分析功能，能夠快速地完成初步分析和認識，準確掌握下一步工作方向，使問題溝通協(xié)調(diào)更加高效。除此之外，能夠很方便地匯總開發(fā)井實施情況，生成相關(guān)報表。

(3)開發(fā)井實施管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型實現(xiàn)了開發(fā)井實施管理的主要功能，但管理諸多工作細節(jié)還沒有完全實現(xiàn)數(shù)據(jù)化。例如在鉆前優(yōu)化時，經(jīng)歷多輪優(yōu)化和調(diào)整，但只能記錄最終優(yōu)化的結(jié)果。因此開發(fā)井實施管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型還需繼續(xù)加以完善。目前開發(fā)井實施管理是以單井為對象的管理，下一步將在此基礎(chǔ)上，不斷開展以項目、以油田為對象管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。