钻井周期预测新方法——以塔里木油田为例

钻井周期是油气田进行工程投资测算、勘探开发钻机部署的一个关键参数。为此,系统分析了国内石油钻井周期定额统计方法（经验估算法、统计分析法、技术测定法等）,在中国石油天然气股份有限公司现用的“3、5、2”分段加权平均法钻井周期定额预测模型的基础上,提出了先用“黄金分割”原则处理已完钻时效数据,再用“3、5、2” 分段法进行工时测算的新的钻井周期预测方法。改进后的预测钻井周期方法与地质深度、工程难度的联系更为紧密。应用该方法对塔里木油田轮南区块已完钻井实际数据进行了处理,对定额水平测算和分析结果表明,采用“黄金分割”测算的钻井周期工时定额值比“3、5、2” 分段法测算值要先进1.23%～6.78%,先进率在工程实践允许的范围内。该研究成果已用于该油田哈得、轮古等7个区块的钻井周期定额编制,取得了良好效果。     

某油田钻井液费用定额的编制及应用

为科学、合理地预测油田钻井液费用，在对历史井调研的基础上，提出了用钻井液费用定额预测单并钻井液费用的方法，建立了钻井液费用定额编制流程，并将钻井液费用定额编制方法应用于某油田区块已钻定向井的钻井液费用测算中认为钻井液费用定额的编制要以历史井数据的统计分析为基础，根据定额编制的平均性原则对数据进行处理，并考虑区块地质、钻井工艺等因素的影响，     

水平井钻井费用预测方法的研究

本文根据水平井的特性，采用分项类比方法，利用已钻井资料及钻井费用的分类计算来实现水平井成本预测。对随着钻井数量的增加，经验的积累，钻井周期及成本减少这种“学习曲线”效应，应回归出自己的“学习曲线”方程，从而提高后续水平井钻井费用预测的准确性。     

孔隙压力预测方法在油气田开发中的应用

准确预测孔隙压力有助于评价盖层的有效性，减少井下复杂事故，实现优质、高效、安全钻井并有效保护油气层。为此，提出了预测孔隙压力的基本原理和依赖于正常压实趋势线而建立的两种预测孔隙压力的方法：即等效深度法和伊顿法，同时提出了预测孔隙压力的步骤，编制了程序，并应用此程序对某油气田几口井的孔隙压力进行了预测；在此基础上对两种预测方法的计算结果进行了对比分析，总结了在预测孔隙压力时应着重注意的问题，并提出了改进措施。     

学习曲线在煤层气井工厂钻井模式中的应用

学习曲线理论从产生到现在一直受到广泛的关注,并取得了很好的应用效果,但在非常规油气开发中应用较少。延川南煤层气田目前正处于产建阶段,采用了"井工厂"钻井模式进行开发。首先对学习曲线进行了简要的介绍,然后针对延川南煤层气"井工厂"钻井模式建立了相应的学习曲线模型。在对气田整体钻井数据进行分析的基础上,明确了适用条件和适用范围,拟合求解出区块钻井学习曲线的相关系数。并利用实钻数据进行计算验证,平均误差仅为8%,效果良好。为预测区块钻井周期提供了一种新的手段,也为区块规模开发奠定了技术基础。     

钻井投资和油气价格对财务盈利能力影响实证分析

财务盈利能力是工程项目经济评价的重要内容之一。反映财务盈利能力的指标主要包括：内部收益率、投资回收期、财务净现值和投资利润率。对于油气田开发工程项目而言，影响财务盈利能力指标的因素很多，但钻井投资与油气价格是两个不可忽视的因素。因此，文章在建立钻井投资和油气价格与反映油气田开发工程项目财务盈利能力各指标数学模型的基础上，实证性分析了某油气田钻井投资和原油价格对财务盈利能力各指标的影响，在其他条件一定的情况下，利用回归拟合方法，拟合出了财务盈利能力各指标与钻井投资和原油价格关系的函数，计算了财务盈利能力各指标对钻井投资和原油价格的弹性系数，为油气田开发工程项目投资决策提供了参考依据。     

基于多参数评分法的出砂风险评估方法

出砂预测是制定油气田开发方案的重要一环,科学地进行出砂预测可以为油气田完井方式选择提供决策依据。该文综合考虑国内外油气田常用的声波时差法、组合模量法、出砂指数法等多种出砂预测方法及含水率、原油黏度等因素对出砂的影响,通过评分法建立了出砂风险评估方法。利用该方法进行了实例分析,结果显示与油气田实际开发情况符合度较高。该方法考虑的因素更加全面、合理,在出砂预测分析研究上具有一定的推广应用价值。     

模糊评判方法在井漏安全评价中的运用

在广泛调研钻井过程中引发井漏事故的影响因素和综合管理实际状况的基础上,建立了井漏事故的安全评价数学模型。采用基于模糊理论的指标隶属度刻画方法,建立易量化指标的隶属度函数,并通过专家评判法确定了定性化指标相对应的模糊隶属度,又根据主观经验判断法、专家调查法、层次分析法等原理确定出各个因素的权重。在此基础上通过模糊评判方法对井漏发生概率进行预测,从而对特定条件下的钻井方案求出风险概率值。可为钻井方案的设计、优选和实施提供科学依据,也在一定程度上为油气田开发的安全管理提供了科学的决策依据。     

海上油田钻井学习曲线模型的建立

陆上油田钻井学习曲线模型仅考虑了井深的影响,对于海上油田复杂定向井井型不适用。通过分析研究钻井工期的影响因素,引入了定向井难度系数,对陆上油田钻井学习曲线进行了修正,并推荐了渤海及南海东部油田定向井难度系数对钻井工期影响的修正系数,建立了海上油田钻井学习曲线模型。算例分析表明,该模型预测精度高,可为海上油田钻井工期设计和进度安排以及钻井作业费用的精确预算提供参考依据。     

油气钻井作业成本预测模型研究

通过对国内外钻井成本研究的分析，寻找影响钻井作业成本的主要因素，可指导钻井作业成本预测模型的建立。为此，采用实证研究方法，针对油气钻井作业的过程提出两个假设：①钻井作业成本与钻井进尺呈一定的比例关系；②钻井作业成本与钻井周期呈一定的比例关系。构建了钻井进尺和钻井周期两个自变量，并以2003年长庆钻井工程总公司完成的钻井数据为样本，运用统计分析方法来验证这两个假设，并构建成本预测模型，该模型的解释力度较强。检验了模型的预测精度，结果显示误差小于6%。该预测模型表明钻井成本与钻井进尺和钻井周期呈指数关系。模型较强的解释力度和较小的预测误差，将有助于钻井成本预测和计划管理。     

元坝124井超深井钻井关键技术

元坝地区地质因素复杂,存在陆相地层厚度大、砂泥岩互层频繁、可钻性差以及自流井组-须家河组地层超高压、压力窗口窄等特点,所钻井普遍存在溢流、井漏、垮塌等复杂和事故,机械钻速低,施工周期长。元坝124井是元坝地区的一口重点预探井,钻井过程中先后实践应用了气体钻井、控压钻井等多项新技术,创造了元坝区块钻井周期最短、机械钻速最高等多项记录。除了我国超深井自身气体钻井、控压钻井技术水平较以前有了大幅度提升外,下部陆相地层引进了Smith公司"孕镶金刚石钻头+涡轮钻具"技术、海相地层应用了"国民油井抗高温螺杆+贝克休斯高效PDC钻头"复合钻井,显著提高了机械钻速,有效缩短了该井钻井周期。该井平均机械钻速2.8m/h,钻井周期253.84d,是目前元坝地区钻井周期最短的一口。     

国内外新兴钻井技术发展现状

为满足勘探开发的要求,提高钻井工程效率、降低钻井成本,达到提高勘探开发整体效益的目的,国内外新兴起来了旋转导向钻井、垂直钻井、套管钻井、实体膨胀管、控压钻井和随钻测井等钻井新技术。详细介绍了国内外各种新兴钻井技术的发展状况、现场试验及应用情况,分析了各种新兴钻井新技术的技术优势及国内外的差距。最后建议我国应加快新兴钻井技术的研究和研制开发具有自主知识产权的钻井新工具,以缩小与国外先进钻井技术的差距,推动我国石油勘探开发的快速发展。     

神经网络技术在钻井工程事故预测、预报中的应用

工程事故预测、预报是录井技术解决现场问题的主要任务之一.由于钻井工况的多态性以及工程参数变化受各种环境因素影响的复杂性,对备类事故快速、准确的预报一直是工程事故预测、预报的难点.针对上述问题,采用具有高度非线性识别能力的人工神经网络与遗传算法相结合的方法,探讨了建立智能预报模型的基本方法,进一步阐述了如何提高预报准确度的问题,并结合工程事故预报实例检验了神经网络模型的可行性.检验结果表明,该方法能够较好地把握工程事故发生的规律,能够对工程施工过程中的各类事故进行合理预报.     

元坝地区陆相地层钻井提速配套技术

四川盆地元坝气田天然气资源丰富,是中国石化的重点勘探开发区块,但钻速慢、钻井周期长是该区深井-超深井所面临的共同难题,该区域陆相侏罗系沙溪庙组-三叠系须家河组地层岩石致密、硬度高、可钻性差,此井段钻井周期约200 d,占全井钻井周期的45%,严重制约了钻井提速提效。为此,开展了扭力冲击器配合PDC钻头、涡轮配合孕镶金刚石钻头、气体钻井等新技术应用试验,在试验效果的技术经济分析基础上,提出了延长气体钻井应用井段和深度的方案;对于不宜开展气体钻井的钻井液井段,如侏罗系自流井组中上部以浅地层或钻井液密度较低的地层推荐采用扭力冲击器提速,自流井组中下部-须家河组地层推荐应用涡轮钻具提速的方案。YB27-1H等11口井第三次开钻的Φ314.1 mm井段平均进尺1 885.29 m,钻井周期缩短到166.18 d,较前期平均值缩短34 d。采用上述配套技术后,无论是钻井周期、日进尺均优于前期施工井,陆相地层提速提效取得了显著效果。     

中国石化超深井钻井技术现状与发展建议

为了促进中国石化超深井钻井技术进步,加快深部油气资源勘探开发步伐,在统计、分析钻井数据的基础上,介绍了近年逐步成熟和得以有效应用的气体钻井、"PDC钻头+螺杆钻具"复合钻井、"孕镶金刚石钻头+涡轮钻具"复合钻井、"PDC钻头+扭力冲击器"复合钻井、35 MPa高压喷射钻井、自动垂直钻井系统等超深井钻井提速技术。分析了普光气田、元坝气田及塔河油田等中国石化三大重点区域的超深井钻井技术现状:普光气田已钻井平均井深5 999.00 m,平均钻井周期232.06 d;元坝气田已钻井平均井深7 049.67 m,平均钻井周期439.47 d;塔河油田12区已钻井平均井深6 441.80 m,平均钻井周期102.85 d。分析认为,中国石化超深井钻井技术已达较高水平,但与欧美等石油工业发达国家相比尚有差距。最后,对中国石化超深井钻井技术的发展进行了思考,给出了发展建议。      

基于长短期记忆神经网络的深水钻井工况实时智能判别模型

深水钻井具有高投入、高风险等特点,其工况实时判别是提高钻井时效、减少复杂事故的基础和前提。传统深水钻井作业中,钻井工况主要通过基于编程方式的物理模型与经验模型进行判别,难以保证时效性和正确率。为此,创新性地将机器学习引入深水钻井工况判别全流程,考虑综合录井数据的长时间序列特征,基于长短期记忆神经网络建立了深水钻井工况实时智能判别机器学习模型。通过对29 856 140行深水综合录井数据预处理,选取钻头深度、井深、大钩高度、钻压、悬重、扭矩、转速、立管压力,共计8个综合录井参数作为输入特征,建立了20隐藏层×70节点的长短期记忆神经网络模型,实现了旋转钻进、滑动钻进、接单根、静止、循环、向下洗井、划眼、向上洗井、倒划眼、起钻、下钻及“其他”,共计12种常见深水钻井工况的实时智能判别,测试集上正确率高达94.09%,满足深水现场作业需求。该模型可实时智能地判别钻井工况,充分验证了长短期记忆神经网络用于钻井工况实时智能判别的可行性与时效性,为钻井时效分析和复杂事故预警提供了机器学习模型基础,并将进一步拓展机器学习在石油工程领域的应用范围。     

国内外石油钻井装备的发展现状

在对国内外石油装备资料进行广泛调研的基础上,详细介绍了国内外石油钻机发展的新趋势及交流变频调速电驱动石油钻机、液压钻机、快速移运钻机等新型石油钻机的性能及参数。介绍了国内外电驱动和液压驱动两大类型新型顶部驱动钻井装置、钻井泵等设备的最新发展现状及大功率三缸钻井泵、液压泵和六缸钻井泵等新型钻井泵的性能及参数。从国内外石油装备的发展现状看,石油装备正在向型式多样化、技术先进化、设计人性化趋势发展,据此提出了我国发展石油钻井装备的建议。     

井眼轨迹连续控制钻井技术研究与应用

为提高井眼轨迹的控制能力,缩短钻井周期,节约钻井成本,从井眼轨迹连续控制钻井技术原理和钻具组合2个方面进行了研究,实现了通过采用高效优质钻头配合单弯螺杆造斜钻具,并根据钻具结构的受力分析情况和施工技术要求,合理优选单弯螺杆的弯曲度数及上下稳定器的尺寸,匹配合适的钻井参数,仅一套钻具结构依次完成直井段、造斜段、稳斜段、降斜段等全井段的井眼轨迹控制过程的钻井技术方法。并通过实例分析,证明应用该技术可大幅度地提高钻井效率,可进一步推广应用。     

石油钻井时间统计方案的调整设想

分析了在现行石油钻井资料中钻井时间统计方面存在的问题,为了适应新体制的要求和对外合作的需要,根据钻井施工内容和国际钻井的通用方法,从钻井承包商的角度,提出了调整钻井时间的划分方案以及统计计算方法的具体设想,并对调整后钻井时间统计中的基本概念进行了解释,为了石油天然气行业标准的修订提供了参考。