胡振平

（中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司，北京100101）

在鉆井工程中，由于定額取費(fèi)與鉆井周期有著密切關(guān)系，因此鉆井周期是甲乙雙方都非常關(guān)心的參數(shù)。對甲方來說，不僅關(guān)系到鉆井投資的大小，而且關(guān)系到如何縮短鉆井的時(shí)間，盡快取得勘探資料或盡早投產(chǎn)；對乙方來說，則直接關(guān)系到鉆井工程結(jié)算值。據(jù)有關(guān)資料分析，全球每年與鉆井周期直接相關(guān)的投資約為136億美元。

1 常用鉆井周期預(yù)測方法

鉆井周期的預(yù)測方法有很多種，歸納起來主要有5種方法。

1）歷史水平法：根據(jù)往年同類井鉆井周期實(shí)際資料，統(tǒng)計(jì)平均確定鉆井周期，這種方法在開發(fā)井設(shè)計(jì)中應(yīng)用比較普遍。

2）典型案例法：根據(jù)鄰井的實(shí)際鉆井周期，推算出將要設(shè)計(jì)井的鉆井周期，探井鉆井周期設(shè)計(jì)通常采用這種預(yù)測方法。

3）工序工時(shí)法：按鉆井工程全過程的施工工序確定工時(shí)，再累加計(jì)算出鉆井周期。

4）周期定額法：國內(nèi)編制鉆井周期定額時(shí)普遍采用此種方法。目前，中石油、中石化分別組織編制了鉆井工程定額，各油氣田依據(jù)工程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和勞動(dòng)定額編制鉆井周期。

5）學(xué)習(xí)曲線法：早在1936年，T.P.Wright提出了學(xué)習(xí)曲線的理論，并由H.Asher首次引入航空領(lǐng)域得到應(yīng)用，后來逐漸擴(kuò)展到鋼鐵、化工、建筑、電子等行業(yè)，得到了業(yè)界的認(rèn)可。1986年，美國Amoco石油公司的Brett和 Millheim首次將學(xué)習(xí)曲線的概念引入鉆井行業(yè)，對Amoco 2 000多口井的數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，作業(yè)區(qū)域涉及美國、加拿大、中東、北海，建立了鉆井周期學(xué)習(xí)曲線。國外很多大油公司采用這種模式，特別是在海上鉆井運(yùn)用較多，但在國內(nèi)公司特別是陸上鉆井中還沒有得到應(yīng)用。

2 焦石壩鉆井周期定額的編制方法

涪陵頁巖氣田是中國石化2012年發(fā)現(xiàn)的大型頁巖氣田，分布在重慶市涪陵、南川、武隆等九區(qū)、縣。2013年9月3日，國家能源局批準(zhǔn)設(shè)立重慶涪陵國家級頁巖氣示范區(qū)。焦石壩地區(qū)是涪陵頁巖氣田的主要區(qū)塊，按照“整體部署、分步實(shí)施”原則，焦石壩一期產(chǎn)建區(qū)由北往南劃分為3個(gè)區(qū)塊（北區(qū)、中區(qū)、南區(qū)）滾動(dòng)實(shí)施。按照設(shè)計(jì)，第一期開發(fā)工程鉆井235口。隨著焦石壩試驗(yàn)井組方案圓滿完成，一期產(chǎn)能建設(shè)大規(guī)模部署，以及在鉆井施工中大量運(yùn)用新工藝、新技術(shù)，在試驗(yàn)井組期間參照套用的《川東北普光及周邊地區(qū)鉆井工程補(bǔ)充定額》（2012版），已經(jīng)不能滿足焦石壩鉆井工程造價(jià)管理工作的需要。為了適應(yīng)國家級頁巖氣示范區(qū)的造價(jià)管理需要，解決定額標(biāo)準(zhǔn)缺項(xiàng)問題，有必要編制適用于頁巖氣開發(fā)中石油專業(yè)工程定額。

按照以往中石化編制鉆井周期定額的方法，普遍采用的是周期定額法。但由于涪陵頁巖氣焦石壩區(qū)塊開發(fā)是新區(qū)塊、新領(lǐng)域的開發(fā)，沒有足夠的歷史資料作為參照，不能采用周期定額法進(jìn)行預(yù)測；而且涪陵頁巖氣焦石壩區(qū)塊地質(zhì)條件特殊，鉆井井況復(fù)雜，對鉆井工程需要采取一些有針對性的特殊工藝與措施，對鉆井液、鉆頭、工具的使用也需要在鉆井過程中進(jìn)行研發(fā)與優(yōu)選，因此提高鉆井速度需要有一個(gè)逐步認(rèn)識與提高的過程，采用學(xué)習(xí)曲線法測算是比較好的選擇。

3 焦石壩鉆井周期定額的測算

3.1 運(yùn)用學(xué)習(xí)曲線法測算鉆井周期的公式

學(xué)習(xí)曲線，也稱為訓(xùn)練曲線，是指在大批量生產(chǎn)過程中，用來表示單臺（件）產(chǎn)品工時(shí)的消耗和連續(xù)累計(jì)產(chǎn)量之間的一種變化曲線。隨著累計(jì)產(chǎn)量的提高，產(chǎn)品單臺（件）工時(shí)消耗必然呈現(xiàn)下降趨勢，這樣就形成了一條工時(shí)遞減的函數(shù)曲線。學(xué)習(xí)曲線最初是由20世紀(jì)30年代美國康乃爾大學(xué)的萊特（T.P.Wright）博士提出，用公式表示為：

式中，Y為生產(chǎn)第X臺（件）產(chǎn)品的工序；K為生產(chǎn)第一臺（件）產(chǎn)品的工時(shí)；C為工時(shí)遞減率或?qū)W習(xí)率。

經(jīng)查閱大量資料，學(xué)習(xí)曲線法運(yùn)用到鉆井周期的測算目前有兩種方法：

①Brett和Millheim提出的鉆井周期學(xué)習(xí)曲線擬合公式：

式中，Y為第n口井的鉆井周期；C1為鉆井周期附加工期，即第1口井鉆井周期比最優(yōu)鉆井周期多用的工時(shí)；C2為學(xué)習(xí)效率；C3為最優(yōu)鉆井周期。

②中國石油大學(xué)劉朝全提出的鉆井周期測算學(xué)習(xí)曲線公式：

式中，Tn為第n口井的鉆井周期，T為第1口井的生產(chǎn)時(shí)間；r為學(xué)習(xí)率，且0＜r＜1；n為開鉆序號。

對單井而言，周期與井深存在量化關(guān)系，用公式表達(dá)為：

將上述兩個(gè)公式結(jié)合，得出鉆井周期的修正學(xué)習(xí)曲線公式：

式中，H 為井深，a、b、r為待定系數(shù)。

3.2 焦石壩鉆井周期測算

根據(jù)收集到的資料，截至2014年4月30日，焦石壩已完井鉆井（表1）。

表1 焦石壩完井情況表（截至2014年4月30日）

上述資料中，對異常的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了剔除，剔除原則是連續(xù)5天以上的非生產(chǎn)、事故及復(fù)雜情況處理時(shí)間以及不應(yīng)在定額預(yù)算中考慮而應(yīng)在結(jié)算中考慮的特殊因素。

為了保證學(xué)習(xí)曲線在鉆井周期定額測算中的準(zhǔn)確運(yùn)用，經(jīng)過分析，將周期相對穩(wěn)定的中完、完井時(shí)間單獨(dú)分離出來，采用周期定額法按照6∶4進(jìn)行加權(quán)平均測算；對鉆進(jìn)時(shí)間采用學(xué)習(xí)曲線法進(jìn)行測算，再將分別測算的中完、完井周期與鉆進(jìn)周期結(jié)果相加，得出需要測算的鉆井周期。

1）中完、完井周期定額測算。經(jīng)過整理，先進(jìn)周期合計(jì)464.78天、落后周期合計(jì)323.74天，按照先進(jìn)∶落后＝6∶4的原則，周期定額法計(jì)算為28.16天。

2）鉆進(jìn)周期定額測算。按照學(xué)習(xí)曲線法測算鉆井周期定額的兩種方法，分別對焦石壩鉆進(jìn)周期進(jìn)行測算。

①采用Brett和Millheim提出的鉆井周期學(xué)習(xí)曲線公式，通過運(yùn)用Matlab軟件的曲線擬合工具，對焦石壩鉆進(jìn)周期數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得出：

鉆進(jìn)周期附加工期C1＝22.55，表明焦石壩完成第1口井鉆進(jìn)周期比理想的最優(yōu)鉆進(jìn)周期多用工時(shí)22.55天。學(xué)習(xí)效率值C2＝0.2777，低于行業(yè)平均0.34。按照三級分類，超過1.0為“A”級水平，0.5～1.0為“B”級水平，0.5以下屬于“C”級水平。最優(yōu)鉆進(jìn)周期C3＝62.04，表明以現(xiàn)有的技術(shù)水平和裝備能力，熟悉作業(yè)環(huán)境、優(yōu)化管理方式和施工程序所能夠達(dá)到的最高效率。

α是大于1的，說明作業(yè)者是首次在該區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，經(jīng)驗(yàn)積累和對作業(yè)環(huán)境經(jīng)歷了一個(gè)適應(yīng)和優(yōu)化調(diào)整的過程。

將C1＝22.55，C2＝0.2777，C3＝62.04代入公式2即可分別計(jì)算出1－29口井對應(yīng)的鉆井周期，并以此繪制出擬合曲線，如圖1所示。

②采用石油大學(xué)劉朝全的鉆井周期的修正學(xué)習(xí)曲線公式。對式5兩邊取自然對數(shù)，得：

式9為二元線性方程，其中a0，a和b為待定系數(shù)。運(yùn)用Matlab軟件求解得：

時(shí)序殘值如圖2所示。

3.3 焦石壩鉆井周期定額水平評價(jià)

將29口井的數(shù)據(jù)用上面介紹的2種方法進(jìn)行套算對比（表2）。

表2 鉆進(jìn)周期測算對比表

按照B.M法測算，得出鉆進(jìn)周期為62.04天，總的鉆井周期為28.16＋62.04＝90.2（天）；按照劉朝全法測算，其中井深取29口井的平均井深4 239米，得出鉆進(jìn)周期為58.81天，總的鉆井周期為28.16＋58.91＝87.07（天）。

從對比表與最終測算結(jié)果可以看出，兩種方法的結(jié)果基本相同。

4 結(jié)論與認(rèn)識

采用學(xué)習(xí)曲線法對焦石壩地區(qū)的鉆井周期定額進(jìn)行測算，符合該地區(qū)的實(shí)際情況，測算出的結(jié)果也基本符合雙方的預(yù)期值，中石化石油工程造價(jià)管理中心在實(shí)際編制定額時(shí)也將此結(jié)論作為重要參照。

［1］田大地，鄭玲玲，劉雪梅.國外石油工業(yè)統(tǒng)計(jì)2004［R］.中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心，2004.

［2］黃偉和，鄭丕諤.鉆井周期預(yù)測新方法的建立［J］.天然氣工業(yè)，2006，26（9）：93－95.

［3］劉朝全，蔡竟侖.鉆井學(xué)習(xí)曲線研究［J］.西安石油學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）1998，13（5）：17－19.

［4］By J.F.Brett and K.K.Millheim，Amoco Production Co.The Drilling Performance Curve：A Yardstick for Judging［R］.SPE 15362，1986.

［5］劉朝全，俞新永.用修正學(xué)習(xí)曲線測算鉆井周期［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1998，22（4）：41－42.