數(shù)智化驅(qū)動海洋石油鉆探行業(yè)成本管控
——以C集團(tuán)公司為例

孫一丹

中國石油大學(xué)（北京） 北京 102299

為保障國家能源安全，近年來國內(nèi)各大石油公司勘探開發(fā)力度不斷加大，鉆完井作業(yè)量持續(xù)增加，鉆完井安全、成本管控面臨更大的挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)為以下幾個方面：海洋鉆井平臺日費(fèi)高，且老舊平臺多，作業(yè)效率高低不一，單一的定價模式不利于甲乙方協(xié)同提速提效；新區(qū)新領(lǐng)域、深水、深層、高溫高壓井?dāng)?shù)量增多，復(fù)雜地層鉆井速度慢，單井鉆完井費(fèi)用高；現(xiàn)場作業(yè)風(fēng)險的智能化預(yù)警及管控仍然薄弱。探索將大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)賦能海洋鉆探行業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)成本管控，這是油田企業(yè)智能化建設(shè)的重要驅(qū)動力。

財務(wù)管理涉及的主要問題包括長期、短期資本的配置問題，資金的融通問題。其中與生產(chǎn)密切相關(guān)的成本與費(fèi)用，即未來會進(jìn)入銷售成本的生產(chǎn)成本，屬于期間費(fèi)用而進(jìn)入利潤表的費(fèi)用，都會在會計(jì)計(jì)量中被準(zhǔn)確的計(jì)量并反饋給決策者，對成本、費(fèi)用進(jìn)行管控至關(guān)重要。現(xiàn)有的傳統(tǒng)成本管控手段已經(jīng)無法完全滿足企業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的需求，需要新一代的信息技術(shù)賦能，探索新的效益增長模式。筆者以C集團(tuán)公司為例，該公司近年來錨定大型鉆井裝備科學(xué)管理、基于大數(shù)據(jù)的鉆井綜合提速技術(shù)、海上鉆井作業(yè)安全風(fēng)險智能監(jiān)控等關(guān)鍵領(lǐng)域，以鉆完井業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為驅(qū)動，最大化挖掘數(shù)據(jù)價值，科學(xué)分析推斷，及時支持決策，深度挖掘提質(zhì)增效關(guān)鍵點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了成本的有效管控。

1 C 集團(tuán)公司油氣鉆探成本構(gòu)成及控制現(xiàn)狀

海洋石油鉆完井面臨環(huán)境惡劣，環(huán)保要求高，風(fēng)險大，平臺工作空間受限等影響，鉆完井成本及風(fēng)險遠(yuǎn)高于陸地油田，近年來隨著勘探開發(fā)超深水深層邁進(jìn)，鉆完井成本逐漸達(dá)到資本支出的50%，海洋鉆完井提速降本迫在眉睫。鉆完井成本的構(gòu)成比較復(fù)雜，主要包括：

1）鉆前準(zhǔn)備，主要包括井場調(diào)查費(fèi)、拖航服務(wù)費(fèi)、鉆機(jī)定位費(fèi)、打樁費(fèi)用等，由于海洋鉆完井的特殊性，該部分費(fèi)用所占比例較陸地油田高得多。

2）服務(wù)費(fèi)，主要包括：鉆井船服務(wù)、供應(yīng)船、直升機(jī)、定向井服務(wù)、射孔服務(wù)等，主要用于鉆完井作業(yè)的配套支持，是費(fèi)用的重要組成部分。

3）材料費(fèi)，主要包括井口裝置、套管、油管、篩管等，主要為建井所需要的物料，該部分費(fèi)用較高且受市場價格的影響較大。

4）間接費(fèi)，主要包括保險費(fèi)、膳宿費(fèi)、監(jiān)督費(fèi)、碼頭服務(wù)等，主要用于海洋鉆完井作業(yè)的管理及后勤服務(wù)。

5）不可預(yù)見費(fèi)，在鉆完井作業(yè)過程中可能會發(fā)生不可預(yù)見的情況，比如井下工程事故、井控事件等，不可預(yù)見費(fèi)是上述四項(xiàng)費(fèi)用總和乘以相應(yīng)的系數(shù)，該系數(shù)依據(jù)鉆井風(fēng)險的不同有所差異。

目前海洋石油鉆完井成本管控主要面臨以下幾個突出問題：

1）鉆井平臺日費(fèi)大約占到單井總成本的一半[1-3]。目前主要依據(jù)同等水深能力鉆井平臺國際市場價格及國際油價變化確定鉆井平臺日費(fèi)，未能充分考慮鉆井平臺作業(yè)能力、作業(yè)效率和質(zhì)量安全等情況，不能有效激勵平臺裝備能力升級、隊(duì)伍提升及鉆完井提質(zhì)增效。

2）傳統(tǒng)鉆井參數(shù)的選擇依賴本區(qū)域老井的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對于是否可以提高參數(shù)，提多少，缺乏理論依據(jù)，鉆速的預(yù)測誤差較大。

3）傳統(tǒng)的現(xiàn)場作業(yè)風(fēng)險管理主要依賴于制度建設(shè)、人員培訓(xùn)等，對于相關(guān)風(fēng)險的預(yù)警與智能監(jiān)控，不安全因素的提前感知與控制不足。

2 C 集團(tuán)公司油氣鉆探數(shù)智化基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)管理一直是油氣行業(yè)信息化工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，海洋石油鉆完井存在著巨量的靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)，動靜態(tài)數(shù)據(jù)的融合是實(shí)現(xiàn)鉆探數(shù)智化應(yīng)用場景建設(shè)的重要基礎(chǔ)。C集團(tuán)公司經(jīng)過多年的努力與建設(shè)，目前已經(jīng)形成了兩套關(guān)鍵的鉆完井?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可用于大數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)挖掘，助力海洋鉆完井提質(zhì)增效。

鉆完井報表管理系統(tǒng)為鉆探數(shù)智化提供了靜態(tài)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。鉆完井報表管理系統(tǒng)是一個可涵蓋井全生命周期的可視化數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)，幾乎涵蓋了關(guān)鍵的鉆完井作業(yè)參數(shù)，主要包括：

（1）通用信息，包括井名、油田、區(qū)域、作業(yè)者、井場坐標(biāo)等；

（2）鉆井信息，包括鉆井日報、鉆井工期分析、鉆井液、鉆井參數(shù)、鉆頭表現(xiàn)及鉆具組合、時效統(tǒng)計(jì)分析、井眼和定向井測斜資料等；

（3）完井信息，包括完井日報、射孔、油管、防砂、增產(chǎn)措施等。

鉆完井作業(yè)實(shí)時數(shù)據(jù)庫為鉆探數(shù)智化提供了動態(tài)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。該數(shù)據(jù)庫用于記錄鉆完井實(shí)時作業(yè)數(shù)據(jù)，主要包括鉤載、泵壓、排量、扭矩、機(jī)械鉆速、起下管柱速度、氣測值等。動態(tài)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)相結(jié)合，可用于作業(yè)效率分析評價、鉆井參數(shù)評估、井下復(fù)雜情況分析等，為鉆完井提速提效提供完備的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3 C 集團(tuán)公司油氣鉆探數(shù)智化典型應(yīng)用

3.1 基于鉆完井大數(shù)據(jù)的海洋鉆井平臺作業(yè)效率評價

為了提高鉆井平臺的作業(yè)效率及設(shè)備使用率，促進(jìn)鉆完井提速提效，C集團(tuán)公司基于鉆完井大數(shù)據(jù)，建立了平臺作業(yè)效率評價方法，并據(jù)此作為下年度鉆井平臺定價的依據(jù)。根據(jù)海洋鉆完井作業(yè)特點(diǎn)，C集團(tuán)公司制定了自升式鉆井平臺作業(yè)效率評價參數(shù)，主要包括下套管速度、套管內(nèi)起下鉆速度、拆裝井口和試壓時間、接甩立柱速度等；半潛式鉆井平臺在自升式鉆井平臺的基礎(chǔ)上增加起下隔水管速度。開發(fā)軟件實(shí)現(xiàn)自動提取靜態(tài)數(shù)據(jù)庫及動態(tài)數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗及大數(shù)據(jù)分析。對各平臺下套管（半潛式含隔水管下入）、起下鉆、安裝井口數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對同一井段不同平臺作業(yè)速度與基準(zhǔn)值做對比，根據(jù)權(quán)重進(jìn)行綜合排名（見表1），為加強(qiáng)激勵，排名前20%的鉆井平臺上調(diào)日費(fèi)，排名后20%的鉆井平臺下調(diào)日費(fèi)。依賴于數(shù)智化應(yīng)用，C集團(tuán)公司實(shí)現(xiàn)了甲乙方協(xié)同提速提效，并促進(jìn)乙方設(shè)備升級，目前整體鉆完井作業(yè)效率較2022年提高5.4%，企業(yè)獲得了更多的有效產(chǎn)出。

表1 作業(yè)效率評價指標(biāo)及權(quán)重

3.2 基于大數(shù)據(jù)的鉆井提速技術(shù)

在鉆進(jìn)過程中，鉆井的成本和質(zhì)量、鉆進(jìn)速度、鉆頭的磨損速度會受到多種因素的影響和制約，其中不可控因素包括所鉆地層的巖性、油氣儲層埋藏深度等；可控因素包括鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆頭類型、鉆井液性能、地面機(jī)泵設(shè)備、泵壓和排量等因素。由于參數(shù)多、維度多、理論復(fù)雜，加上諸多工程因素為現(xiàn)場成本預(yù)估決策帶來了巨大挑戰(zhàn)。針對這些問題，C集團(tuán)公司以鉆完井動靜態(tài)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，搭建了鉆井提速大數(shù)據(jù)智能應(yīng)用平臺。

1）基于歷史數(shù)據(jù)，開展管柱受力、井眼清潔、波動壓力分析多模型計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了基于物理模型的實(shí)時復(fù)雜預(yù)警，快速檢測井下異常；

2）分析區(qū)域鉆井關(guān)鍵參數(shù)，按區(qū)域、開次、工況推薦鉆具組合、鉆井參數(shù)，給鉆井現(xiàn)場提供參考；

3）結(jié)合機(jī)械比能理論，海量計(jì)算多種工程參數(shù)的鉆速最優(yōu)解，給予最佳鉆井參數(shù)；

4）分析鄰井已鉆井?dāng)?shù)據(jù)，訓(xùn)練轉(zhuǎn)速、泵壓、排量參數(shù)優(yōu)化模型， 基于本井實(shí)鉆巖性、鉆具、井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，實(shí)時推薦最優(yōu)鉆井參數(shù)，實(shí)現(xiàn)鉆速始終處于最佳狀態(tài)。通過數(shù)智化手段，C集團(tuán)公司實(shí)現(xiàn)了鉆井模型計(jì)算、實(shí)時分析、風(fēng)險監(jiān)測，2023年5000m級深井實(shí)現(xiàn)成本降低10%的目標(biāo)，成效顯著。

3.3 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的海上鉆井作業(yè)安全風(fēng)險監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

近年C集團(tuán)公司借鑒城市、交通等領(lǐng)域“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)管”模式，結(jié)合海上平臺鉆完井特點(diǎn)，聚焦現(xiàn)場作業(yè)人為不安全行為、裝備不安全狀態(tài)、井筒不安全因素、管理不安全缺陷等安全關(guān)鍵風(fēng)險，采用物聯(lián)網(wǎng)（攝像頭、傳感器、網(wǎng)絡(luò)）、人工智能（AI）、邊緣計(jì)算等技術(shù)，構(gòu)建完成了鉆完井作業(yè)安全風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警保障技術(shù)平臺，大幅降低了不可預(yù)見費(fèi)的發(fā)生。

首先從分析海洋鉆完井安防重點(diǎn)著手，通過對機(jī)器視覺、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、超融合、云邊協(xié)同等技術(shù)開展研究，構(gòu)建快速感知、實(shí)時監(jiān)測、超前預(yù)警、聯(lián)動處置和系統(tǒng)評估等新型安全能力，具備視頻實(shí)時監(jiān)控、視頻智能識別、井控智能預(yù)警、井控裝備監(jiān)測、作業(yè)關(guān)鍵點(diǎn)管理、海陸云邊協(xié)同六大功能模塊。目前，該場景已在兩個模塊鉆機(jī)試點(diǎn)應(yīng)用，累計(jì)上線機(jī)器視覺模型11個、鉆井特色模型7個，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了“井控演習(xí)綜合評價”、“違規(guī)踩踏井口蓋板檢測”等鉆井特色場景。該平臺的建設(shè)對于有效控制作業(yè)風(fēng)險，尤其對井控風(fēng)險的預(yù)防意義重大，規(guī)避了發(fā)生影響公司生死存亡的重大井控事件。

4 結(jié)論及建議

海洋石油鉆完井成本高，風(fēng)險大，鉆探成本的管控對企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展至關(guān)重要。本文以C集團(tuán)公司為例，探討了該公司在大型鉆井裝備科學(xué)管理、鉆井綜合提速、鉆井作業(yè)安全風(fēng)險智能監(jiān)控等關(guān)鍵領(lǐng)域的數(shù)智化應(yīng)用建設(shè)成果，通過數(shù)智化手段有效的降低了鉆探成本。未來，大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)智化技術(shù)會更加廣泛的參與到能源企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營中，從源頭降低成本、提升企業(yè)效益，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。