應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)化鉆井成本
時(shí)間：2018-10-09 16:05
來(lái)源：
作者:李智鵬
一項(xiàng)先進(jìn)的建井工程，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)優(yōu)化鉆井成本有著巨大的潛力?？紤]到上游企業(yè)鉆井成本的巨大占比，即使是縮短幾個(gè)小時(shí)的鉆井周期也會(huì)帶來(lái)總資本支出相當(dāng)大的成本節(jié)省，由于大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，成本優(yōu)化在鉆井作業(yè)中仍具有很大的潛力。傳統(tǒng)上，鉆井作業(yè)的業(yè)績(jī)表現(xiàn)是通過(guò)鉆井日?qǐng)?bào)分析得出的，鉆井日?qǐng)?bào)是石油公司現(xiàn)場(chǎng)管理者每天一次編寫(xiě)制成的。
然而，高頻率的連續(xù)數(shù)據(jù)采集已由地面和井下傳感器完成，以確保操作數(shù)據(jù)的安全性和連續(xù)性。這些數(shù)據(jù)包含了大量有價(jià)值的信息，可以用于鉆井作業(yè)的績(jī)效分析，利用大數(shù)據(jù)解決方案可以縮減鉆井作業(yè)周期。高頻度的數(shù)據(jù)分析讓績(jī)效監(jiān)測(cè)達(dá)到了一個(gè)新水平，通過(guò)識(shí)別潛在的無(wú)形時(shí)間損失和預(yù)測(cè)井下事故的前期征兆能使鉆井成本降至最低。
數(shù)據(jù)的穩(wěn)定與組合
鉆井作業(yè)期間，超過(guò) 60 個(gè)傳感器高頻率地采集數(shù)據(jù)，為單口井建立起數(shù)百萬(wàn)的數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)一組算法進(jìn)行重新處理，以盡可能高的準(zhǔn)確度和粒度從中發(fā)現(xiàn)每個(gè)單一的活動(dòng)，以劃眼為例，劃眼是依據(jù)以下 7 個(gè)地面錄井參數(shù)進(jìn)行作業(yè)的：鉆頭位置、井深、機(jī)械鉆速、鉆壓、扭矩、泥漿泵入流量和立管壓力。
然而，并不是所有的井場(chǎng)作業(yè)活動(dòng)都能通過(guò)地面錄井?dāng)?shù)據(jù)解釋被自動(dòng)檢測(cè)到，如果檢測(cè)不到，鉆井日?qǐng)?bào)則成為一個(gè)相關(guān)的信息來(lái)源，因此采用一套最佳規(guī)則，使最相關(guān)的數(shù)據(jù)能夠在任何需要的時(shí)候得到利用和組合，建立起一個(gè)完整和精確的時(shí)間分解，對(duì)鉆進(jìn)和非鉆進(jìn)時(shí)間做出精準(zhǔn)分析。這 一 創(chuàng) 新 的 方 法 是 由 數(shù) 據(jù) 科學(xué) 家 kwantis 在 綜 合 鉆 井 數(shù) 據(jù) 發(fā)現(xiàn)（Integrated Drilling DataDiscovery， 簡(jiǎn) 稱 ID3） 系 統(tǒng) 基 礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的。ID3 系統(tǒng)管理著一個(gè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，將地面錄井?dāng)?shù)據(jù)與報(bào)告的信息（如生產(chǎn)日?qǐng)?bào)和鉆頭報(bào)告）整合于一體，結(jié)合隨鉆巖性測(cè)量、隨鉆軌跡測(cè)量和其它關(guān)鍵數(shù)據(jù)隨鉆測(cè)量獲得的信息，創(chuàng)建出一套完整的鉆井績(jī)效分析方法。
該系統(tǒng)能以 5 秒的精度對(duì)最復(fù)雜的活動(dòng)過(guò)程分解出鉆井順序（如：鉆頭在井底、劃眼、循環(huán)、或鉆具在卡瓦中），涉及時(shí)段、事故和設(shè)備方面的信息由鉆井日?qǐng)?bào)提供，并以公共時(shí)間或在井深基礎(chǔ)上繪制出圖形，以便對(duì)一口單井或一批鄰井做 出 有 針 對(duì) 性 和 有 意 義 的 分 析。這些分析的應(yīng)用是多方面和多層次的，能在井的生命周期的任何階段如設(shè)計(jì)、作業(yè)或事后分析等階段提供新的功能和作用。
設(shè)計(jì)分析
通常情況下，井的設(shè)計(jì)從鄰井分析開(kāi)始，以便預(yù)測(cè)下一口井的鉆井周期。細(xì)化程度以及以往業(yè)績(jī)測(cè)定的有效性和可用性越高，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鉆井周期的能力就越高。該系統(tǒng)能提供一整套有關(guān)業(yè)績(jī)因素的分布情況，如機(jī)械鉆速、起下鉆（井底鉆具組合、套管和繩纜在裸眼／套管中）、重量對(duì)重量、以及固井作業(yè)等，這些涉及績(jī)效的因素可直接用于概率性鉆井設(shè)計(jì)的假設(shè)。這些關(guān)鍵業(yè)績(jī)指標(biāo)（Key PerformanceIndicators 簡(jiǎn)稱 KPIs）不受任何主觀解釋的影響，所給的分布是一個(gè)直接輸入的業(yè)績(jī)變量，為未來(lái)類(lèi)似的井做出時(shí)間預(yù)測(cè)，用于統(tǒng)計(jì)采樣或擬合正態(tài)分布／對(duì)數(shù)正態(tài)分布。
這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以通過(guò)階段、巖性和設(shè)備（如鉆頭類(lèi)型）進(jìn)行進(jìn)一步過(guò)濾或篩選，以確定最具成本效益的設(shè)備。綜合鉆井?dāng)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)（ID3）在油氣井設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用已證明在時(shí)間預(yù)測(cè)方面具有更高的準(zhǔn)確性，這是由于對(duì)鄰井?dāng)?shù)據(jù)所做的準(zhǔn)確業(yè)績(jī)分析得出的，這種補(bǔ)充精度讓石油公司能夠在各類(lèi)投資規(guī)劃中更好的分配金融資源，通過(guò)優(yōu)化資金投入所帶來(lái)的成本節(jié)約已在 33 口近海油氣井的鉆井會(huì)戰(zhàn)中得到了測(cè)算，總資本支出節(jié)省了 1.4%。
此外，為了更好的了解一個(gè)問(wèn)題是如何產(chǎn)生的，鉆井日?qǐng)?bào)中記錄的非生產(chǎn)時(shí)間（NPT）被繪制在主傳感器采集的數(shù)據(jù)曲線中，以便給出一個(gè)快速而簡(jiǎn)單的直觀視覺(jué)，這樣就可以分析問(wèn)題出現(xiàn)的前幾個(gè)小時(shí)特定數(shù)據(jù)的模式或趨勢(shì)，從而給出出現(xiàn)問(wèn)題的因素和證據(jù)，使未來(lái)能夠更好的預(yù)測(cè)此類(lèi)問(wèn)題。在此給出一個(gè)例子，結(jié)合鉤載、扭矩和立管壓力進(jìn)行綜合分析能夠得出一次即將發(fā)生的卡鉆事件。
作業(yè)分析
性能監(jiān)測(cè)與優(yōu)化。鉆井作業(yè)期間，傳感器采集的數(shù)據(jù)通過(guò)井場(chǎng)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記語(yǔ)言（WITSML）協(xié)議從井場(chǎng)傳輸?shù)街付ǖ姆?wù)器存儲(chǔ)起來(lái)，并在近乎實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析（需要 10 分鐘一批的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析）。這些分析用來(lái)衡量作業(yè)的真實(shí)績(jī)效，并在相同條件和工況下 （相同的鄰井、階段、作業(yè)、巖性和設(shè)備）參照最佳業(yè)績(jī)做出精細(xì)核查。
通過(guò)對(duì)比，可以將一項(xiàng)作業(yè)分解為單一的操作參數(shù)，如鉆壓或轉(zhuǎn)數(shù)，從而實(shí)時(shí)優(yōu)化鉆井性能和業(yè)績(jī)指標(biāo)。預(yù)防，另一項(xiàng)實(shí)時(shí)應(yīng)用是借助以往已被確認(rèn)為一次事故發(fā)生前的可能的征兆，以這種方式來(lái)預(yù)測(cè)井下事故，這種方式可以被直接設(shè)置，發(fā)出的具體警告可以提醒作業(yè)人員井下工況可能正變得更加嚴(yán)峻。
完井后的分析
服務(wù)表現(xiàn)，通過(guò)多個(gè)信息源數(shù)據(jù)分析提供的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，完井后可以對(duì)建井施工中的各項(xiàng)作業(yè)進(jìn)行準(zhǔn)確和公正的評(píng)判，分析的公正性是評(píng)價(jià)承包商業(yè)績(jī)和合同策略優(yōu)化的關(guān)鍵。鉆井承包商：接單根時(shí)間和套管井內(nèi)起下鉆速度是一個(gè)鉆井隊(duì)業(yè)績(jī)表現(xiàn)的兩項(xiàng)指標(biāo)，這些指標(biāo)可以用作衡量一個(gè)具體的鉆井承包商關(guān)鍵業(yè)績(jī)指標(biāo)（KPI）的參考要素.
鉆頭選型：針對(duì)一個(gè)具體的井段、地層和巖性，結(jié)合機(jī)械比能和鉆頭鈍拙的等級(jí)， 根據(jù)實(shí)際的機(jī)械鉆速，提出明確和毫不含糊的有關(guān)鉆頭性能表現(xiàn)的相關(guān)信息，這類(lèi)信息對(duì)今后鉆頭及相關(guān)設(shè)備的采購(gòu)有著重要意義；地面錄井／井下隨鉆測(cè)井服務(wù)：數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量是其中一個(gè)參考因素，它能客觀反映鉆井承包商的業(yè)績(jī)，這種指標(biāo)與其它質(zhì)量指標(biāo)結(jié)合在一起，可以看出一個(gè)鉆井承包商真正的關(guān)鍵業(yè)績(jī)指標(biāo)（KPI）。經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，如果僅限于與井深有關(guān)的作業(yè)或活動(dòng)時(shí)，一個(gè)切題的學(xué)習(xí)指標(biāo)是打100m所用的小時(shí)數(shù).
此外，使用傳感器數(shù)據(jù)保證了指標(biāo)的準(zhǔn)確性，為一口井的鉆井作業(yè)提供了所學(xué)經(jīng)驗(yàn)的良好評(píng)價(jià)，這種分析可以對(duì)單一階段或具體活動(dòng)進(jìn)行微調(diào)，根據(jù)鄰井作業(yè)的最佳業(yè)績(jī)解決可能的提速問(wèn)題，這被視為技術(shù)極限。這種統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)極限的估算以及相關(guān)行動(dòng)的實(shí)施能使石油公司提高整個(gè)鉆井周期期間的作業(yè)績(jī)效。在最近的一個(gè)案例中，減少具體活動(dòng)及選擇合適設(shè)備的建議加在一起使一口近海油井的鉆井周期縮短了 8%。
隨著更多數(shù)據(jù)的補(bǔ)充和加入，分析的附加價(jià)值在不斷增加， 此外，還可以通過(guò)引入機(jī)器學(xué)習(xí)算法和利用豐富的知識(shí)庫(kù)對(duì)鉆井工程師進(jìn)行培訓(xùn)的方式，使附加值擴(kuò)展至具體的非生產(chǎn)時(shí)間（NPT）。當(dāng)前，可升級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)趨勢(shì)使處理如此龐大的信息量變的更加容易，在商品化硬件普及的支持下，允許數(shù)據(jù)存儲(chǔ)升級(jí)至兆兆字節(jié)的規(guī)模，由于廣泛采用的 WITSML 格式作為數(shù)據(jù)的交換標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男试絹?lái)越高，通過(guò)利用日益有效的開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)科學(xué)計(jì)算可以順暢地應(yīng)用于這一信息之上。
微信公眾號(hào)
微信視頻號(hào)
京公網(wǎng)安備11010502053156號(hào)