王建龍 張雯瓊 鄭永鋒 周婷婷 雷璐 王瑤

1中國石油渤海鉆探工程有限公司工程技術研究院

2中國石油渤海鉆探工程有限公司第一鉆井分公司

以柴油作為動力源的鉆井方式能源消耗巨大，環(huán)境污染及噪音污染嚴重[1-4]。近年來對企業(yè)的環(huán)保要求越來越高，并且隨著油價的日益攀升，作業(yè)成本也直線走高。

電力驅動具有節(jié)省柴油、保護環(huán)境、碳排放量降低、噪音小、操作簡單、設備體積小、占地面積小、維護費用低、拆搬安裝便捷等優(yōu)勢，是目前國內各大鉆探公司大力推廣的節(jié)能項目，是實現(xiàn)減排降耗、綠色生產的主要途徑[5-8]。隨著各大油田的滾動開發(fā)，油區(qū)內的電網(wǎng)具有一定規(guī)模，鉆井施工利用工業(yè)網(wǎng)電驅動鉆機成為可能。但是，電代油鉆井的經濟性與電價、油價、鉆井深度、鉆機類型等密切相關[9-11]。為了進一步提高電代油鉆井的經濟效益，開展了電代油鉆井經濟性評價，為不同的鉆機、井型等優(yōu)選合適的鉆井方式提供了理論依據(jù)，提高了經濟效益。

1 電代油鉆井經濟性評價模型建立

電代油鉆井成本支出不僅與電價、油價有關，還與鉆機臺月、用電量等數(shù)據(jù)有關。因此對這些數(shù)據(jù)進行相關性分析，確定建模的最終數(shù)據(jù)，然后進行回歸分析，建立經濟性評價模型。

1.1 相關分析

相關分析是研究兩個或兩個以上處于同等地位隨機變量間的相關關系的統(tǒng)計分析方法。兩個變量之間的相關程度通過相關系數(shù)r來表示，r值在-1和1之間。當r＞0時表示正相關，當r＜0時表示負相關，r的絕對值越接近1，兩變量的關聯(lián)程度越強，r的絕對值越接近0，兩變量的關聯(lián)程度越弱（表1）。

表1 相關系數(shù)和相關程度對應表Tab.1 Corresponding table of correlation coefficient and correlation degree

對某公司2014—2017年應用電代油鉆井的125口單井數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，變量鉆機臺月、累計用電量、柴油單價、電價、架線費用、綜合效益，均不服從正態(tài)分布。因此，對這些數(shù)據(jù)進行相關系數(shù)分析，以此了解各變量的關聯(lián)程度，為后續(xù)選擇回歸分析方法做依據(jù)（表2）。

由表2可知，單井綜合效益與累計用電量呈高度相關，與臺月呈中度相關，與油價、電價及架線費用相關性最低。但是，軟件中雙變量的相關分析只是自變量與因變量一對一的關系，當自變量為多個時，自變量發(fā)生的作用不是獨立的，而是與其他自變量一起聯(lián)合發(fā)揮作用，每個自變量的影響都是在控制了其他自變量基礎之上的分析。因此，如果一個自變量與因變量無關，但它與其他自變量一起時，是可以對因變量產生顯著影響的，也就可以進行下一步的回歸分析。

表2 相關系數(shù)分析結果Tab.2 Analysis results of correlation coefficient

1.2 模型建立與驗證

回歸分析是研究自變量與因變量之間關系形式的分析方法，主要通過建立因變量Y與影響它的自變量Xi(i=1，2，3，…)之間的回歸模型，來預測因變量Y的發(fā)展趨勢。

設定綜合效益為因變量Y，自變量分別為臺月X1、累計用電量X2、柴油單價X3、電價X4、架線費用X5，利用統(tǒng)計學原理，對某公司2014—2017年應用電代油鉆井的125口單井綜合效益做多元線性回歸分析，得到綜合效益Y與自變量X1…X5的多元線性回歸模型：

其中，調整判定系數(shù)R2=0.806，回歸模型擬合效果較好（表3）。

表3 回歸統(tǒng)計Tab.3 Regression statistics

回歸模型F檢驗的P值為2.2E-126，遠小于顯著性水平0.01，說明該回歸方程效果顯著，方程中至少有一個回歸系數(shù)顯著不為零（表4）。

表4 方差分析Tab.4 Analysis of variance

回歸系數(shù)T檢驗中，X2～X5相對應的P值都遠小于0.01，具有顯著線性關系，X1的P值為0.828，原因是在電代油鉆井運行初期，設備更新改造，沒有出現(xiàn)設備檢維修費用，而這些費用與鉆機臺月密切相關，導致回歸方程中臺月X1的P值較高，回歸系數(shù)不顯著（表5）。

將往年數(shù)據(jù)反代回模型中得到相對誤差，預測誤差在[-5%，5%]區(qū)間之內，如表6所示，綜合來說，該回歸模型擬合效果較好。另外，從模型的形態(tài)上看，在多個影響因素中，柴油單價的系數(shù)絕對值最大，對綜合效益的影響最多，這與實際情況相同。

表5 回歸參數(shù)Tab.5 Regression parameter

表6 綜合效益模型評估Tab.6 Evaluation of comprehensive benefit model

表7 綜合效益預測Tab.7 Comprehensive benefit forecast

2 現(xiàn)場應用

以2017年12月底國內成品油價格6 816元/t為柴油單價，0.8元/kWh為平均電價，設計井深為分段標志，假設臺月、累計用電量、架線費用一定，用回歸模型對2018 年電代油效益進行預測，得出單井綜合效益預測（表7）。

2018—2019 年，電代油項目在某公司共應用58口單井，其中大港42口單井（33口叢式井），冀東15口單井，大慶1口單井，累計效益700余萬元（叢式井累計效益300余萬元）。井深越深，用電量越多，單井綜合效益越高，節(jié)約成本越顯著。隨著在叢式井推行電代油，短時淺井的累計綜合效益也很可觀。

3 結論

電代油具有節(jié)省柴油、保護環(huán)境、碳排放量降低、噪音小、操作簡單、設備體積小、占地面積小、維護費用低、拆搬安裝便捷等優(yōu)勢，是企業(yè)實現(xiàn)減排降耗、綠色生產的主要途徑。電代油鉆井經濟效益與電價、油價、鉆機臺月和用電量等數(shù)據(jù)密切相關，其中油價影響最大，隨著井深的增加，用電量的影響也逐漸增大。通過相關性分析和回歸分析，建立了電代油鉆井經濟效益評價模型，為下一步評價電代油鉆井經濟效益提供了理論依據(jù)。