电代油钻井经济性评价与应用研究＊

王建龙 张雯琼 郑永锋 周婷婷 雷璐 王瑶

1中国石油渤海钻探工程有限公司工程技术研究院

2中国石油渤海钻探工程有限公司第一钻井分公司

以柴油作为动力源的钻井方式能源消耗巨大，环境污染及噪音污染严重[1-4]。近年来对企业的环保要求越来越高，并且随着油价的日益攀升，作业成本也直线走高。

电力驱动具有节省柴油、保护环境、碳排放量降低、噪音小、操作简单、设备体积小、占地面积小、维护费用低、拆搬安装便捷等优势，是目前国内各大钻探公司大力推广的节能项目，是实现减排降耗、绿色生产的主要途径[5-8]。随着各大油田的滚动开发，油区内的电网具有一定规模，钻井施工利用工业网电驱动钻机成为可能。但是，电代油钻井的经济性与电价、油价、钻井深度、钻机类型等密切相关[9-11]。为了进一步提高电代油钻井的经济效益，开展了电代油钻井经济性评价，为不同的钻机、井型等优选合适的钻井方式提供了理论依据，提高了经济效益。

1 电代油钻井经济性评价模型建立

电代油钻井成本支出不仅与电价、油价有关，还与钻机台月、用电量等数据有关。因此对这些数据进行相关性分析，确定建模的最终数据，然后进行回归分析，建立经济性评价模型。

1.1 相关分析

相关分析是研究两个或两个以上处于同等地位随机变量间的相关关系的统计分析方法。两个变量之间的相关程度通过相关系数r来表示，r值在-1和1之间。当r＞0时表示正相关，当r＜0时表示负相关，r的绝对值越接近1，两变量的关联程度越强，r的绝对值越接近0，两变量的关联程度越弱（表1）。

表1 相关系数和相关程度对应表Tab.1 Corresponding table of correlation coefficient and correlation degree

对某公司2014—2017年应用电代油钻井的125口单井数据进行统计分析发现，变量钻机台月、累计用电量、柴油单价、电价、架线费用、综合效益，均不服从正态分布。因此，对这些数据进行相关系数分析，以此了解各变量的关联程度，为后续选择回归分析方法做依据（表2）。

由表2可知，单井综合效益与累计用电量呈高度相关，与台月呈中度相关，与油价、电价及架线费用相关性最低。但是，软件中双变量的相关分析只是自变量与因变量一对一的关系，当自变量为多个时，自变量发生的作用不是独立的，而是与其他自变量一起联合发挥作用，每个自变量的影响都是在控制了其他自变量基础之上的分析。因此，如果一个自变量与因变量无关，但它与其他自变量一起时，是可以对因变量产生显著影响的，也就可以进行下一步的回归分析。

表2 相关系数分析结果Tab.2 Analysis results of correlation coefficient

1.2 模型建立与验证

回归分析是研究自变量与因变量之间关系形式的分析方法，主要通过建立因变量Y与影响它的自变量Xi(i=1，2，3，…)之间的回归模型，来预测因变量Y的发展趋势。

设定综合效益为因变量Y，自变量分别为台月X1、累计用电量X2、柴油单价X3、电价X4、架线费用X5，利用统计学原理，对某公司2014—2017年应用电代油钻井的125口单井综合效益做多元线性回归分析，得到综合效益Y与自变量X1…X5的多元线性回归模型：

其中，调整判定系数R2=0.806，回归模型拟合效果较好（表3）。

表3 回归统计Tab.3 Regression statistics

回归模型F检验的P值为2.2E-126，远小于显著性水平0.01，说明该回归方程效果显著，方程中至少有一个回归系数显著不为零（表4）。

表4 方差分析Tab.4 Analysis of variance

回归系数T检验中，X2～X5相对应的P值都远小于0.01，具有显著线性关系，X1的P值为0.828，原因是在电代油钻井运行初期，设备更新改造，没有出现设备检维修费用，而这些费用与钻机台月密切相关，导致回归方程中台月X1的P值较高，回归系数不显著（表5）。

将往年数据反代回模型中得到相对误差，预测误差在[-5%，5%]区间之内，如表6所示，综合来说，该回归模型拟合效果较好。另外，从模型的形态上看，在多个影响因素中，柴油单价的系数绝对值最大，对综合效益的影响最多，这与实际情况相同。

表5 回归参数Tab.5 Regression parameter

表6 综合效益模型评估Tab.6 Evaluation of comprehensive benefit model

表7 综合效益预测Tab.7 Comprehensive benefit forecast

2 现场应用

以2017年12月底国内成品油价格6 816元/t为柴油单价，0.8元/kWh为平均电价，设计井深为分段标志，假设台月、累计用电量、架线费用一定，用回归模型对2018 年电代油效益进行预测，得出单井综合效益预测（表7）。

2018—2019 年，电代油项目在某公司共应用58口单井，其中大港42口单井（33口丛式井），冀东15口单井，大庆1口单井，累计效益700余万元（丛式井累计效益300余万元）。井深越深，用电量越多，单井综合效益越高，节约成本越显著。随着在丛式井推行电代油，短时浅井的累计综合效益也很可观。

3 结论

电代油具有节省柴油、保护环境、碳排放量降低、噪音小、操作简单、设备体积小、占地面积小、维护费用低、拆搬安装便捷等优势，是企业实现减排降耗、绿色生产的主要途径。电代油钻井经济效益与电价、油价、钻机台月和用电量等数据密切相关，其中油价影响最大，随着井深的增加，用电量的影响也逐渐增大。通过相关性分析和回归分析，建立了电代油钻井经济效益评价模型，为下一步评价电代油钻井经济效益提供了理论依据。