关键节点作业时效分析在渤海湾钻井项目中的应用

摘" " 要：海洋钻井工程是海洋油气勘探开发的重要手段，工程质量的优劣、技术水平的高低、生产时效的快慢将直接关系到油气勘探开发的综合经济效益。通过对重点项目的套管内起下钻速度、下套管速度、拆装井口时间等钻井关键节点作业时效数据进行统计、对标，分析影响作业时效的主要因素，并在施工方案、作业工序、生产组织等方面提出改进措施。通过在多个钻井平台推广应用，有效提高了钻井速度与服务质量，并缩短了钻井周期，进而验证了改进措施的先进性和有效性。

关键词：关键节点；作业时效；影响因素；统计分析

Operation efficiency analysis of key node in Bohai Bay drilling project

ZHANG Munan， SUN Li， LEI Yunjun， LI Qingyong， WANG Jian

Drilling Branch of CNPC Offshore Engineering Co.， Ltd.， Tianjin 300451， China

Abstract：Offshore drilling engineering is an important way to explore offshore oil and gas.Its engineering quality， technology level， and operation efficiency are directly related to the comprehensive economic benefits of oil and gas exploration.By tallying and benchmarking the key projects′ operation efficiency data of key nodes in drilling including casing tripping speed， casing running speed， and time for assembly and disassembly of the wellhead， this paper analyzed the main factors affecting the operation efficiency and put forward measures for improving construction scheme， operation procedure and production organization. The application in multiple drilling platforms demonstrates that the measures can improve the drilling speed and service quality as well as shorten the drilling cycle， showing advancement and effectiveness.

Keywords：key node; operation efficiency; influencing factor; statistical analysis

完善的钻井时效划分体系及科学的分析指标，对研究钻井工程总体水平和发展速度，找出现有优势、存在的问题和差距，寻求提高钻井水平、加快钻井速度的对策，提升钻井竞争力，提高勘探开发综合经济效益具有重要意义[1]。某海洋工程公司（以下简称“HG公司”）持续开展“四提”工程活动，聚焦生产难题开展科技攻关，积极推广应用新技术与新工艺。围绕提质增效强化技术管理，结合“安全提速创效工程”，不断探索优化、细化作业流程。着重研究关键节点作业时效，对套管内起下钻速度、下套管速度、拆装井口时间等钻井关键节点作业时效统计数据进行对标分析，总结经验与不足，制订改进措施并广泛推广应用，使得钻机使用效率有效提升，渤海湾钻井项目整体生产时效稳步提高，钻井周期大幅缩短。

1" " 钻井时效及钻井速度指标分析

1.1" " 钻井时效分析

钻井时效分析是在对钻井工作时间进行分类的基础上，计算不同时间所占钻井工作时间的百分比，并以此反映钻井工作时间构成及其利用状况[2-3]。

分项钻井工作时间所占百分比=（分项钻井工作时间/钻井工作时间）×100% （1）

式中：钻井工作时间=生产时间+非生产时间，h。

式（1）中分子选用的时间数据不同，就可计算出不同类型的时间在钻井总时间中的比例，可在一定程度上反映钻井过程情况。

1.1.1" " 生产时间

生产时间指正常的钻井工作所占用的时间。生产时间=进尺工作时间+测井工作时间+固井工作时间+辅助工作时间。

1）进尺工作时间：指与钻井进尺直接有关的工作所必需消耗的时间。

进尺工作时间=纯钻进时间（包括取芯）+起下钻时间+接单根时间+扩划眼时间+换钻头时间+循环（钻井液）时间 （2）

2）测井工作时间：指在钻井过程中按照地质、工程设计要求进行的电测、气测和井壁取芯以及放射性测井、地球物理测井等所占用的时间。

3）固井工作时间：指为固井所进行的一切正常工艺措施所占用的时间。从钻达固井井深时开始计算直至固完井钻完水泥塞为止，包括固井前准备工作、下套管、注水泥、候凝、测声幅、试压、钻水泥塞、换装井口等。

4）辅助工作时间：指在钻井过程中除去进尺工作时间、测井工作时间、固井工作时间以外所必须进行的辅助工作所占用的时间。

1.1.2" " 非生产时间

指在钻井过程中影响钻井工作正常进行的时间。包括组织停工时间、事故损失时间、修理停工时间、处理复杂情况时间、自然灾害时间和其他停工时间。

1.2" " 钻井速度指标分析

1.2.1" " 钻机月速度

钻机月速度是衡量钻井工作时间内钻井效率的指标，指单位钻机台月所完成的进尺，其计算公式为：

钻机月速度=钻井进尺/钻机台月 （3）

式中：钻机进尺为钻机有效进尺，不包括工程报废进尺和返工进尺，m；钻机台月指一个日历月按钻井工作时间（720 h）折算的投入钻机数量，钻机台月=钻井工作时间/720，台月。

1.2.2" " 机械钻速

机械钻速是指钻井过程中钻头在单位时间内的钻进进尺，是反映钻进速度快慢的参数及重要的技术经济指标，同时也是衡量钻头优劣的重要指标。

机械钻速=钻井进尺/纯钻进时间 （4）

式中：纯钻进时间是指钻头接触井底，破碎岩石形成井眼的钻进时间，h。

2" " 典型井钻井时效统计分析

2.1" " QHD35某井与QT某井作业时效统计分析

2021年，HG公司以日费模式施工的秦皇岛区块QHD35某井（以下简称“QHD35井”），完钻井深4 456 m，创造了中海油4 000～4 500 m井深32.25 d的最短钻完井周期纪录。

同年，HG公司以总包模式施工的冀东油田秦皇岛探区QT某井（以下简称“QT井”），完钻井深4 100 m，钻完井周期39.92 d，同比探区邻井节约9.13%，平均机械钻速同比提高47.3%。

2.1.1" " 基础数据对比

上述两口井在不同的钻井项目中分别取得了较好的技术经济指标，两口井相距37.04 n mile，在馆陶组相同深度均钻遇大套砂砾岩，地质环境与井身结构相似，具备对标分析基础。因管理提升需要，针对两口井的施工数据开展对比分析，基本参数与钻井指标见表1。

从表1中可以看出，QHD35井的实际井深比QT井多356 m且多一个层次的钻井程序，在该情况下，其平均机械钻速同比高出24.12%，钻机月速同比高出34.52%，据此可以反映出QHD35井的钻井效率及钻机利用率更高，即该井必要资源的投入少于QT井。

2.1.2" " 钻井时效性对比

为具体分析单项工作时间在单口井钻井工作时间中所占比例，按照前述钻井时效划分要求，将QHD35井和QT井作业时效作进行对比分析，如表2和图1所示。

结合生产实际，查找QHD35井和QT井钻井工作时间产生差异的原因，具体分析如下。

1）两口井在施工过程中加强风险控制，预判复杂情况，风险可控，安全快速钻进，未发生事故复杂情况等非生产时间，非生产时效均为0%。

2）QHD35井进尺工作时间较多的主要原因是井深导致的起下钻时间变长；QT井固井工作时间较多的原因是，为保证固井质量符合“红线”标准要求，下套管前井眼处置、固井候凝时间延长；QHD35井辅助工作时间较少的主要原因是，该井在辅助工作时间内短起下时效占比较少。

结合日费钻井项目钻机绩效考核中关键点考核项，对套管内起下钻速度、下套管速度及拆装井口三项指标的数据进行分析，见表3。

结合两口井的施工工序进行分析，QT井二开311.1 mm井眼起下钻速度指标优于QHD35井，但QHD35井整体起下钻速度、下套管速度均优于QT井。因此，为提升钻井周期速度，进而提高工程经济效益，可深入挖掘起下钻、下套管工序的提速空间。

2.2" " 重点项目关键作业时效对比

基于上述分析，将近几年重点施工项目关键节点作业时效与中海油对钻井平台关键考核点指标进行对比分析，见表4。

根据表5，对于井深3 000、4 000、4 500 m单井可节约钻井工作时间分别是19.40、23.67、27.41 h，即可节约单井周期0.81、0.98、1.14 d，假设每年服务这三种类型井的井数相同，则平均节约周期0.98 d。HG公司2019—2021年累计完成钻井291口，按年均钻井97口计算，估算年均可节约周期95.06 d。

3" " 影响关键作业时效的因素分析

结合实际施工经验，对下套管、套管内起下钻和拆装井口关键作业的影响因素分析如下。

3.1" " 施工方案优化程度

钻井施工方案是工程施工队伍依据工程设计资料制订的具体操作方案，其优化程度决定全井施工进度、井身结构及井眼轨迹的优化程度，并直接决定钻井施工的难易程度。钻井施工设计方案不合理或不切合实际会影响现场施工的安全，导致安全事故频发[4]。是否参考邻井资料充分认识地层岩性，是否通过桌面推演各开次作业步骤预判合理性，是否制订钻井提速措施，在没有交叉作业的前提下同一平面工作同时进行是否具有可操作性，都会影响钻井作业效率。

3.2" " 生产组织严密程度

研究发现，生产组织严密程度影响作业时效的占比达50%。在作业过程中，生产物料的准备、工具设备的完整性、作业工序的衔接和第三方服务商的配合度都是影响生产组织严密度的体现。在测井、录井、固井、下套管等各专业配合作业时，需要从人员到工具设备全面与各服务商融合，因服务商流动性大，双方经常是第一次合作，工作节奏和人员默契度相对较低；同时，服务商特有工具设备的完整性不可控等因素，也是制约作业效率提升的关键。

3.3" " 作业操作规范化程度

操作人员在参与大型复杂的关键作业时，操作规范化程度受业务熟练度和主观能动性的影响较大，提升操作人员专业水平和操作能力是提高作业时效的关键。分析发现，在关键作业中因作业操作标准不一或界定不清，导致部分员工因工作经验不足而无法制订处理措施，会严重制约关键时效的提升。同时，受油气行业自身复苏的冲击，新能源行业（海上风电）爆发式增长以及其他因素的叠加，导致出现用工短缺现象，而随着钻井平台外雇用工比例的不断攀升，对于标准化作业操作的需求更加凸显。

3.4" " 钻井装备智能化程度

钻井过程中劳动强度大、重复性高的作业工序，其操作效率也会影响作业时效。如起下钻及下套管作业中频繁地对钻具、套管进行上/卸扣操作，该操作由人工控制液压大钳来完成，具有人员工作强度大、重复性高的特点，尤其是受人员个体差异影响较大，容易出现影响整体作业施工效率的情况。采用自动化和智能化的设备与技术大幅降低了人工参与钻井作业的程度，既保证了钻井过程中的质量又提升了作业效率[5]。

4" " 提高关键作业时效的措施

通过分析关键作业时效影响因素，结合现场经验，制订如下4项提效措施。

4.1" " 施工方案精细化

着眼于不断优化井身结构及井眼轨迹，降低各开次钻井施工难度，主动、实时与建设单位及分包商进行技术交底。利用模拟软件完成技术建设数据的分析预测模型，优选钻进参数及水力参数，使机械钻速及井眼清洁达到最佳效果，通过高清洁度井眼进一步降低井下复杂事故的发生，控制非生产时间占比。打破常规思维，合理制定作业程序，井组施工作业前优化施工程序，批量实施各开次作业，积极推广离线固井候凝等多项不占用井口时间的离线作业，通过离线模式减少生产时间。分阶段召开作业准备会、桌面推演，开展多维度数据分析，明确作业方案，逐步提升施工效率。

4.2" " 生产组织严密化

从生产组织运行入手，通过优化生产组织运行管理模式，从粗放式生产组织向精细化生产运行管理转变，努力降低生产运行成本，提高生产运行效率[6]。超前谋划、科学组织协调各服务商和生产物资，确保生产工序高效衔接。利用生产间隙，对关键设备进行保养、预防性检维修、操作人员培训，确保关键设备使用效率。加强班组配合管理，施工前组织班组人员进行作业安全分析和讨论，合理安排人员进行工具准备，确保人员在施工时充分了解步骤和所需工具，挖掘关键作业时效提升空间。

4.3" " 作业工序标准化

制定《起下钻及倒划眼起钻推荐措施》《常用钻具上扣扭矩规范》，编制安装井口、下套管等工序标准化操作流程13项，促使关键作业施工工序标准化，提高整体作业效率。优化隔水管吊卡扣合方式，提前准备下隔水管专用的钢丝绳（90 mm×12.5 m），采用吊环+85 t卸扣+钢丝绳+85 t卸扣+吊卡的方式；提前组装防喷器组、压井节流高压软管、防喷器液控管线；施工前测绘转盘高度，设计使用1套升高管完成多口井三开、四开作业，减少升高管拆甩重新配长的时间；制定不拆甩转喷器的防喷器整体提升和挪移方案；套管内起下钻过程中充分发挥设备优势，提高设备使用效率，提升游车上下行的加速度，优化上下限位及减速区的设置；加强人员的协同配合，提前将井口设施布置到位，提升接卸扣、起放卡瓦、取立立柱的效率；积极探索离线作业模式，合理统筹各项作业程序紧密有序开展，提高多线安全施工效率，实现钻井施工作业与辅助工作同步进行。

4.4" " 设备智能化升级改造

随着设备智能化的不断升级，对重复性、可替代性较强的工作，广泛推广设备的智能化改造。依据“先进、可靠、安全、经济、实用”的原则设计配装了钻台管柱自动化处理系统，其中铁钻工替代液气大钳，二层台排管机械手和气动指梁取代井架工，钻台扶管机械手协同气动卡瓦替代内、外钳工，有效降低人工劳动强度，规避人员遭受机械设备伤害的风险，连续稳定地运行提高了整体作业时效；尤其是在摆放较重的底部钻具组合时，管柱自动化系统更能发挥出其摆放钻具便捷、省力的特点，同时也提高了作业时效。

5" " 提高关键作业时效的应用成果

5.1" " 技术应用成果

2021年以来，HG公司重点在中海油钻井项目中推广提高关键作业时效的措施，13.375 in及9.625 in套管下入速度、套管内起下钻速度、拆装井口等多项关键节点作业时效提速效果明显。

对不同尺寸套管下入速度、起钻速度、下钻速度、拆装井口速度进行对比分析，如图2～图5所示。

5.2" " 经济效益

1）上述关键作业指标在中海油市场同期作业的自升式钻井平台中取得佳绩。2021年第四季度至2023年第四季度，持续在渤海油田渤中、垦利、秦皇岛、旅大、绥中等油田开发项目中推广应用提高关键作业时效措施成果，累计应用108井次，进尺302 958 m，促进节约工期492 d，取得单井周期节约4.56 d的明显效果，作业效率提高20％，实现了提速提效目标。

2）提高关键节点作业时效，可节约钻井施工周期，若在总包钻井项目中推广应用，可直接减少工程成本投入。根据表5节约钻井工作时间模型计算井深3 000、4 000、4 500 m单井应用提高关键节点作业时效成果，得出单井可减少的工程投入分别为103.81万元、126.66万元、146.67万元，经济效益明显。

3）通过应用提高关键节点作业时效成果，有效提升了钻机使用效率，施工作业能力不断提高，服务保障能力不断加强，多次刷新渤海区块钻完井周期纪录，在行业内塑造了HG公司高质量钻井品牌，获得业主单位的高度认可和青睐，荣获甲方各类嘉奖，社会效益显著并开拓了市场与效益空间。

6" " 结束语

在渤海湾钻井项目中提高关键节点作业时效是项目管理的自身业务需要，也是精益技术管理的实践成果，HG公司以业主为中心，以过硬的技术推进提质增效，以优质的服务塑造海工品牌，用实际行动践行价值创造，为实现高质量发展打下了坚实的基础。

参考文献

[1]" 牛淑珍.浅谈钻井时效分析在提高钻井速度中的作用[J].中国石油和化工标准与质量，2011，31（7）：184，178.

[2]" 中国石油天然气集团公司统计核算研究组.统计核算指标解释[M].北京：石油工业出版社，2016.

[3]" 黄晓新.钻井时效分析在提高钻井速度中的作用[J].江汉石油科技，2009（3）：31-33.

[4]" 秦富兵.石油工程钻井施工管理措施[J].化学工程与装备，2019（5）：109-110.

[5]" 曹建.石油钻井自动化智能化新技术研究[J].石化技术，2019，26（2）：38.

[6]" 程兴东.钻井作业现场生产组织运行效率影响因素探讨[J].江汉石油职工大学学报，2021，34（1）：29-31.

作者简介：

张木楠（1985—），女，吉林榆树人，高级工程师，2015年毕业于南开大学工程管理专业，硕士，现主要从事海洋钻井技术管理工作。Email：zhangmn.cpoe@cnpc.com.cn

编辑：杨秀兰