中國近海鉆井液用量估算方法研究

李瑩瑩，馮桓榰，邢希金，谷 林，幸雪松

（中海油研究總院有限責任公司，北京 100028）

鉆井液用量估算是在設計階段預估鉆井液費用的基礎，是油田開發方案的重要成本組成。隨著“低油價”時代的到來，成本控制成為石油行業共識，為減少在作業中的鉆井液損失，研發了很多相關防漏、回用技術[1-5]。同時，從環保角度出發，鉆井液的用量和排放量也是決定油田項目能否上馬的敏感因素[6-9]。因而，準確的估算鉆井液用量是十分必要的。

蔡利山等[10]提出以現場固相控制水平為基礎確定鉆井液用量和費用的方法。但其中缺少對鉆井液米消耗量的分析。目前，估算費用時，主要考慮井筒鉆井液體積和固定值的米消耗量，對中國近海各個海域的針對性不強，因而，本文從鉆井液用量估算方法出發，統計分析了中國近海四個海域的米消耗量，最終以數口近期典型井的鉆井液用量為例驗證了方法的有效性。

1 鉆井液用量估算方法

根據中海油服《鉆完井液設計規范》，鉆井液配制體積由式（1）計算。

其中：V-鉆井液配制體積；Vh-井眼內容積；Vc-地面循環體積；Vr-維護體積。

Vh、Vc、Vr分別采用式（2）～式（4）計算。

其中：Vh-井眼內容積，m3；Vo-裸眼內容積，m3；Vu-上層套管內容積，m3；R-井眼擴大系數。

其中：Vc-地面循環體積，m3；Va-循環池容積，m3；Vt-沉砂池容積，m3；Vp-循環管線容積，m3。

其中：Vh-井眼內容積，m3；ks-固控效率，%；clg-低密度固相含量，%。

井眼擴大附加系數根據井眼尺寸選?。ㄒ姳?）。

表1 井眼擴大附加系數取值

而現場鉆井液工程師通常采用經驗法估算用量，如式（5）。

其中，地面循環體積通常選用100 m3。

由上可知，設計規范中的方法沒有考慮濾失等影響，且計算方法較為復雜，需要了解鄰井的固控效率數據。而經驗法將井眼擴大系數和濾失量均附加為1 倍井眼體積，計算精度較低。因此針對上述問題，提出考慮地層消耗量的計算方法。計算公式如式（6）所示。

其中：Q-總配漿量，m3；Ln-各段套管長度，m；qn-各段套管內容積，m3/m；Li-各裸眼井段長度，m；qi-各裸眼井段容積，m3/m；ci-各井段米消耗量，m3。

其中，井身結構確定后各井段的鉆井液用量即已確定，而其中的關鍵參數即為鉆井液的米消耗量。米消耗量在各個區域都存在特性，因而下面通過統計分析近三年中國海上鉆井液的區域米消耗量數據確定這一數值。

2017年7月，全國金融工作會議召開，習近平總書記提出“金融是國家重要的核心競爭力，金融安全是國家安全的重要組成部分，金融制度是經濟社會發展中重要的基礎性制度”。會議宣布設立國務院金融穩定發展委員會，以強化人民銀行宏觀審慎管理和系統性風險防范職責，明確金融監管部門的監管職責，確保金融安全與穩定發展。中共十九大又對金融領域發展作出重要部署，提出要深化金融體制改革。這一系列改革措施，有力地保證了金融系統不發生系統性金融風險，有力地保證了金融服務實體經濟能力，有力地保證了經濟的高質量發展和現代化經濟體系建設。

2 鉆井液米消耗量統計分析

2.1 渤海水基鉆井液地層消耗量統計分析

主要通過分析鉆井液日報中的鉆井液消耗量和配漿量，計算得出了不同井段的鉆井液消耗量。共統計了Q、K、J、BZ-1、BZ-2 五個油田近年來80 余口井的米消耗量。具體（見圖1，圖2）。

圖1 渤海311.15 mm 井段水基鉆井液消耗量統計

圖2 渤海215.9 mm 井段水基鉆井液消耗量統計

對311.15 mm 井段的地層消耗量數據統計分析（見圖3）。

圖3 渤海311.15 mm 井段水基鉆井液消耗量概率分布分析

311.15mm 井段的地層消耗量不符合正態分布，采用加權平均的辦法將0.2～0.5 m3的統計值進行分析（總占比81%）推薦米消耗量為0.34 m3，略少于定額中推薦的0.4 m3。

對215.9 mm 井段的地層消耗量數據統計分析（見圖4）。

圖4 渤海215.9 mm 井段水基鉆井液消耗量概率分布分析

除去消耗量較大的4 口井，215.9 mm 井段消耗量符合正態分布，采用高斯分布擬合后，取正態分布概率最高值，推薦米消耗量為0.19 m3，略少于定額中推薦的0.3 m3。

2.2 東海水基鉆井液地層消耗量統計分析

共統計了HY1 和HY2 油田近年來10 余口井的米消耗量。用相同方法對311.15 mm 井段的地層消耗量數據統計分析（見圖5）。

圖5 東海311.15 mm 井段水基鉆井液消耗量概率分布分析

除去消耗量較大的2 口井，311.15 mm 井段消耗量符合正態分布，采用高斯分布擬合后，取正態分布概率最高值，推薦米消耗量為0.5 m3，大于定額中推薦的0.4 m3。

圖6 東海215.9 mm 井段水基鉆井液消耗量概率分布分析

215.9mm 井段統計井數較少，消耗量不符合正態分布，采用平均值計算，推薦米消耗量為0.4 m3，略多于定額中推薦的0.3 m3。

2.3 南海東部水基鉆井液地層消耗量統計分析

統計了E24 和P10 油田近年來17 口井的米消耗量。

311.15mm 井段消耗量不符合正態分布（見圖7），采用加權平均的辦法將0.1～0.4 m3的統計值進行分析（總占比76%），推薦米消耗量為0.23 m3，少于定額中推薦的0.4 m3。

圖7 南海東部311.15 mm 井段水基鉆井液消耗量概率分布分析

對215.9 mm 井段的地層消耗量數據統計分析（見圖8）。

圖8 南海東部215.9 mm 井段水基鉆井液消耗量概率分布分析

215.9mm 井段統計消耗量較離散，不符合正態分布，采用加權平均的辦法將0.1～0.55 m3的統計值進行分析（總占比82%），推薦米消耗量為0.28 m3，略少于定額中推薦的0.3 m3。

2.4 油基鉆井液消耗量分析

油基泥漿消耗量小于水基泥漿，統計分析了近年來W6 油田10 口井的油基泥漿消耗情況。對311.15 mm井段的地層消耗量數據統計分析（見圖9）。

圖9 南海西部311.15 mm 井段油基鉆井液消耗量概率分布分析

311.15mm 井段米消耗量較均勻的分布于0.04～0.1 m3，其中，0.12～0.1 m3的概率最大（40%），建議采用均值0.09 m3作為米消耗量，少于目前計算采用的0.15 m3。

3 實例分析

根據上述統計，將米消耗量由新定額推薦值更新為各個油田的推薦值，實例分析（見表2）。由表2 可知，新消耗量的誤差較小，平均值為9.2%。

表2 實例分析表

4 結論

（1）各海域米消耗量統計值：渤海311.15 mm 井段為0.34 m3、215.9 mm 井段為0.19 m3；東海311.15 mm井段為0.5 m3、215.9 mm 井段為0.4 m3；南海311.15 mm井段為0.23 m3、215.9 mm 井段為0.28 m3，油基泥漿311.15 mm 井段為0.09 m3。

（2）幾個海域不同井段的鉆井液米消耗量存在差異，油基泥漿米消耗量小于水基泥漿。

（3）統計分析各個海域最新的鉆井液米消耗量情況，比過去的計算方法針對性更強，精度更高，對比實際消耗量，估算誤差平均值僅為9.2%。