钻井能耗数学模型的研究与应用

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1、试验·硼究，Testing＆Research钻井能耗数学模型的研究与应用毛青霞(中国石化中原油田分公司技术监测中心)摘要以中原油田文南区块为例，统计分析了历年钻井井史和能耗数据，通过数学回归的方法建立了一个用于评价钻井能耗的标准井模型，来作为评价钻井单位能耗的指标。经现场应用证明，钻井能耗数学模型与现场实际生产能耗的复合率较高，符合钻井工程特定工况的要求，为钻井企业的能源配置和节能降耗提供了依据，对进一步的推广应用奠定了理论基础。关键词钻井能耗数学模型影响因子能耗规律D0I：1o．3969／i．issn．2095—1493．2015．006．002近年来，通过引进钻井新设备、淘汰老化设能

2、耗经折算后与标准井进行对比，可以更直观地了备，不断应用钻井新技术，推广应用节能减排新技解不同地区、不同地层、不同井身结构，不同井术等措施，钻井企业在控制能源消耗方面做了很多深、井型、井别等的基本能耗情况，揭示出能耗差工作⋯。但是，在石油钻井施工企业中，能耗上升异，实现对节能降耗控制的目的。的趋势仍然很严重，能源消耗带来的成本压力越来2013、2014年中原油田钻井四公司能耗统计数越大。钻井企业能耗控制与国外先进水平相比有据表明，钻井过程消耗的能源种类包括柴油、天然很大差距，在能源节约与资源综合利用上仍然存在气、电力、水等，其中柴油消耗量占综合能耗的很多问题。随着油田的深入开发，有必要针对

3、钻井90％以上，因此以柴油作为介质，选择5个不可变系统能源消耗的情况，结合钻井生产作业的各项因影响因素，即井别、地层可钻性、井深、井型、井素，建立钻井标准工作量能耗的计算方法，较准确身结构，作为标准井能耗计算的影响因子。具体假地预测单井钻井能耗和变化趋势，这将有助于钻井设如下：企业能耗的测算、评价和考核，对钻井企业的节能◇井别：开发井；降耗、挖潜增效、降低成本具有重要的意义。◇井深：区块平均井深(m)；1钻井能耗模型的建立◇井身结构：区块常规井身结构；◇技术条件：常规钻井方式和常规钻井技术；钻井工程受地质条件、地层可钻性、井型、井◇施工条件：无复杂情况与事故，生产时效别、井身结构、使用设

4、备、采用的技术与工艺、施100％。工管理等众多因素的影响，其能源消耗量差别很1．1影响因子与钻井能耗模型的关系大，导致钻井工作量以及能耗情况缺乏可比性；所针对以上5个不可变能耗影响因子进行详细的以，建立一个用于评价钻井能耗的标准井模型，通分析和研究，建立了以下能耗数学模型，即过数学方法研究钻井标准工作量能耗的计算方法，P=／()(1)来作为评价钻井单位能耗相对合理的指标。式中：以中原油田文南区块为例，在常规状态下建立一个标准井，作为计量标尺，把其他各井在钻井过P——单井标准工作量能耗；程中产生的能耗折算到标准井上，便于用统一的标——A、B、C、D、E的综合折算值(A为准进行衡量对比。以标

5、准井为基础，把实际发生的井别影响系数；B为地层可钻性折算影响系数；C为井深影响系数；D为井型影响系数；E为井身作者简介：毛青霞，2009年毕业于中国石油大学(华东)，从事油结构影响系数)。田节能研究与能源审计工作，E—mail：yangct@126．com，地址：河1．2影响因子的解释和说明南省濮阳市华龙区五一路371号中原油田分公司技术监测中心，457001。井别影响系数A：以开发井为标准井，系数2hi5年第6期石油石化节能l3■试验·曩究，Testing&Reseorch为1。咖地层可钻性折算影响系数B：原石油工业部咖1987年确定了我国石油系统岩石可钻性测定及分类耋枷方法。我国将地

6、层可钻性按的整数值分为l0级。叠2OOK=logX(2)式中：O砌．Ime000——可钻性级值；井基a嘲／■——钻时(钻速)。图1中原油田文南区块170口井能耗散点图因此，与钻时成对数关系，2～与能耗成当变量为多个不确定子集(⋯)时，就要正比。标准井的地层可钻性适中，设标准井的可钻用到模糊数学中的模糊线性回归。模糊数学线性回性等级为5，则其他实测井的地层可钻性影响系数归由以下公式表示：B为y=A。X+A+⋯+A(代表1El井的组合)Xd^Kd^B-(3)回归的问题是利用区块已知m口井的数据(区块多口井的数据)，即用(，，⋯，井深影响系数C：标准井井深选取区块平均井X；i=1，2⋯，m)去

7、估计回归系数A．。单井平均深，系数为1。能耗与钻时的变量关系见表1。井型影响系数D：按照钻井井眼轨迹轴线方向划分，可分为三类：表1单井平均能耗l，和钻时变量关系直井：按钻井设计规定，采用一般的钻井工艺YX：XX，X和手段，井斜标准在规定要求的范围内所钻的井，单井平均能耗井别地层可钻性井深井型井身结构其他因素它的特点是井眼轨迹大体是垂直的。统计值模糊数模糊数模糊数模糊数模糊数模糊数定向井：1口井特定的设计目标点，在一个既完钻周期当量钻