钻完井工程钻头费率合同模式的构建与实施

王克洋，张春妍，杨凯，刘鹏飞，宋峙潮，和鹏飞，范子涛

1.中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司（天津 300459）2.中海石油（中国）有限公司 天津分公司（天津 300459）

0 引言

PDC 钻头作为钻井提效的重要元素之一[1-2]，长期以来，渤海油田钻头供货型合同模式多采用“一口价”购买模式，年度供货清单注明钻头尺寸、型号、单价等必要信息。此类型合同没有机械钻速及钻穿率等技术指标要求，直接采购不但占用库存，还带来旧资产跟踪管理和处置难题。作业者从钻头厂家购买钻头并组织选择入井钻头，钻头实际应用效果与钻头厂家关系不大，钻头厂家主动提升产品质量、提高作业效率的积极性不高，造成被动式钻头提效。

为有效解决上述难题，近年来渤海油田工程技术创新了PDC 钻头采办管理思路，由过去单纯物资采购改为“PDC 钻头+技术服务”采购，即费率合同模式[3]。通过招标过程，优选钻头机械钻速和钻头有效进尺为技术考核指标确定中标方。新合同将钻头技术指标与奖励条款相结合，设置梯级费率与奖罚标准，充分调动了钻头服务商主动提高产品质量的积极性[4-5]。

1 钻头合同模式的创新

1.1 钻头费率合同

钻头费率创新了以租代买、功效挂钩费率的模式，新合同模式采用费率×进尺收费，并根据实际关键技术指标表现设置了清晰的奖惩条款，钻头厂家针对性进行钻头设计并上井服务。若钻头入井应用未完成任意一项关键技术指标，作业者有权随时终止合同，所发生服务费按处罚条款结算，当仅完成钻穿率指标未完成机械钻速指标时，按照进尺费率×单只钻头实际进尺×60%进行结费；当仅完成机械钻速指标未完成钻穿率指标时，按照进尺费率×单只钻头实际进尺×30%进行结费；当机械钻速及钻穿率二者都未达标时，按照进尺费率×单只钻头实际进尺×10%进行结费。因此，钻头表现不佳时，钻头厂家很难回收成本。当钻头实际表现超过设定基本目标时，作业者对钻头厂家给予一定奖励，本合同中若单只钻头钻至中完井深，且实际机械钻速超过目标机械钻速，则相应奖励，实际机械钻速每超过目标机械钻速10%对应费用奖励10%，封顶最高奖励50%，充分调动钻头厂家主动提升产品质量、改善作业效率的积极性。

1.2 钻头经济性指标计算模型

根据每米钻井成本计算模型[6-7]：

式中：C为每米钻井成本，元/m；Cb为钻头费用，元/只；Cr为钻机、设备、人员作业综合日费，元/h；t为钻头纯钻时间，h；t0为起下钻、循环钻井液、接立柱等非钻进时间，h；F为钻井总进尺，m。

将式（1）变换可得：

由式（2）可知，由于Cr及t0相对比较稳定，所以每米钻井成本与钻头费用、总进尺关系密切。

为准确、客观评价钻头费率合同模式下钻头带来的效益，根据渤海油田历年使用钻头资料，经过反演回归与技术论证[8-9]，得出钻头评价模型：

式中：E为钻头经济性指标，m2/（元·h）；V为机械钻速，m/h；σ为系数。

钻头费率型合同条款中设定了PDC钻头一次性钻穿率及机械钻速等关键技术指标：钻穿率条款中要求单只钻头一趟钻进至中完井深，出井钻头IADC内排齿磨损达到1 级且外排齿磨损评级达到2 级后（表1），该钻头不能再次入井，由钻头厂家负责回收处理；在σ及Cb恒定前提下，机械钻速和进尺乘积越大钻头经济性指标越好，同时每米钻井成本越低。

表1 钻头磨损评级表

2 钻头合同应用及效果

2.1 现场应用案例

2.1.1 新合同案例

2019年天津分公司在X 区块实施了X21-2-4及X13-2-5 两口探井，在二开406.4 mm（16"）井段均采用M 钻头厂家钻头费率型合同。两口井中完层位均为馆陶组，且本井段技术指标机械钻速目标值为65 m/h。在实际作业过程中，4 井进尺为1 864.40 m，纯钻时间18.25 h，实际机械钻速102.16 m/h，超出技术指标机械钻速57.17%；5 井进尺为1949.40 m，纯钻时间18.75 h，实际机械钻速为103.97 m/h，超出技术指标机械钻速59.95%。两口井总进尺为3 813.80 m，总纯钻时间37.00 h，总非纯钻时间为118.25 h，平均机械钻速为103.08 m/h，钻头厂家基准收费为费率×进尺，回收费用Q，相当于购买一只新钻头费用的87%，本案例奖励比例50%，奖励金额为0.5Q，单只钻头总费用为1.5Q，相当于购买钻头成本的1.3倍。

2.1.2 旧合同案例

根据2014—2018年天津分公司与M 钻头厂家签订的PDC 钻头供货合同，上述井使用钻头供货价格为1.15Q，单只钻头内排齿与外排齿IADC 磨损评级在达到1～2 级之前有效使用进尺约为3 500 m。据统计，原购买钻头合同模式下，X区块探井相同井深406.4 mm（16"）井段平均机械钻速为90 m/h，纯钻时间为38.89 h，非纯钻时间为124.44 h。

2.1.3 钻头经济性能

参照上述案例，对新、旧两种合同模式下每米钻井成本进行分析，根据渤海油田钻机、设备、人员作业综合日费可知，Cr=0.25Q，将新旧两种案例中的实例数值代入式（2）后可得：

计算可知，Cnew=0.883Cold，钻头费率型合同较钻头供货型合同模式每米可降低钻井成本11.7%，将新旧两种案例中的实例数值代入式（3）可得：联立式（6）、式（7）可知，Enew=1.32Eold，钻头经济性指标提高32%。

2.2 效果评价分析

通过上述钻头合同新模式，不仅增加了M 钻头厂家利润，还提高了渤海油田X 区块相同井段下的平均机械钻速，有效节省了钻井工期和费用。2018年上半年起，天津分公司率先在探井项目组尝试PDC 钻头费率合同模式，并逐步推广到其他各开发井项目及调整井项目。由于钻头厂家主动参与，积极改进提高产品质量，现场应用也取得了良好效果，新钻头合同模式实现每米降低钻井成本11.7%，提升钻头经济性指标32%。目前，渤海油田天津分公司已有60%以上钻头采用此新模式，有效降低了油田勘探开发成本，钻头厂家也因钻头优异表现获得奖励，实现甲乙方双赢。钻头费率合同模式有效降低了库存，钻头厂家自行回收处置旧PDC 钻头，不但降低了间接管理成本，而且规避了旧物资后续处置风险，开创了甲乙方双赢新典范[10-11]。

3 结论与建议

1）钻头费率合同模式替代直采模式有效降低了渤海油田天津分公司库存，钻头厂家自行回收处置旧PDC钻头，成功解决资产处置难题。

2）钻头费率合同模式采取以租代买、功效挂钩，有效提高了钻头厂家主动提升产品质量的积极性，成为释放机械钻速、提高钻井效率的重要抓手。

3）通过钻头费率合同模式，有效将作业者及钻头厂家密切结合，既发挥作业者对钻井井眼轨迹、地层及钻具组合熟悉的优势，又将钻头厂家最了解自身产品的特长充分发挥，两者实现强强联合。

4）钻头费率合同模式是原购买合同模式的创新，通过改变合同模式，用管理手段促进技术改进，有效达到降本提效目的。