利用大数据分析钻井液对钻井性能的影响
本文摘要：（由ai生成）
斯伦贝谢公司分析了钻井液大数据，发现在美国Midland Wolfcamp地区，水基钻井液(WBM)提高了深层钻井ROP约24%。不同地区对钻井液选择存在差异，WBM在某些区域表现更佳。通过数据分析，建立了量化钻井性能的数据库，为钻井液选择提供依据，有助于降低风险和预算，对人工智能钻井具有指导意义。
跨域数据分析逐渐成为当今油田数据分析中的热点，斯伦贝谢公司通过钻井服务部门在美国本土及全球范围内收集到的数据将有关钻井作业、钻头和钻井液的信息合并到单个数据集中，进行了钻井液大数据分析和可视化分析，计算平均机械钻速（ROP），建立钻井液性能与钻井之间的联系，评算钻井存在的风险，并开展了不同钻井液类型对美国主要油田及中东地区深井段钻井性能的影响分析研究。
钻井液是钻井作业中的重要组成部分，具有井控、井眼清洁、将液压动力传递给钻头等多种功能。钻井液可大致分为两类，即水基钻井液(WBM)和非水基钻井液(NAF)，后者又由油基钻井液(OBM)和合成基钻井液(SBM)组成。斯伦贝谢公司通过结构化查询语言(SQL)和Python脚本执行，提取和处理了2016年至2022年初的作业数据并存储在SQL数据库中。通过使用钻头、定向服务数据及63个国家及地区的钻井液性能相关数据利用3种数据库进行分析，结果表明，在美国本土的Midland Wolfcamp地区，使用水基钻井液（WBM）进行深层钻井的裸眼段钻进距离一般略长。这是因为水基钻井液具有更低的黏度和屈服点，具有更低的固相含量浓度。因此，与使用非水基钻井液（NAF）进行类似的作业相比，其深层钻井平均机械钻速(ROP)提高了约24%。除了ROP外，数据库还需要特别检查钻头异常出井的原因，数据库中报告的大约50个钻井工具异常原因被定义为更高级的名称POOH，如“工具”，即与井下工具和电机故障有关;“井筒”，即与井眼问题、扭矩和钻速问题有关。图1显示了Midland Wolfcamp的钻井性能指标分布。结果表明，钻井液类型并不是导致深层井段钻井异常发生的主要因素。
图1 Midland深层地区：WBM(蓝色)和NAF(橙色)钻井液类型及钻井性能分布
此外，根据实钻数据统计分析方法可以看出，不同国家之间的钻井液类型选择也存在很大差异，如表1所示。例如，在中东地区的巴林和卡塔尔，水基钻井液（WBM）占市场的主导地位。然而沙特多数油田却由非水基（NAF）主导市场。科威特、阿曼及阿联酋则偏向于使用水基与非水基钻井液结合的方式，无论是在科威特的X油田还是阿曼的Y油田，水基钻井液的使用都大幅度超过了非水基钻井液。与整个国家整体使用情况相比较，在X油田使用水基钻井液的频率高于科威特，而在Y油田使用水基钻井液的频率则低于阿曼。此外，钻井数据统计结果显示，这两个油田的机械钻速呈现出相反的趋势。在X油田，与水平段使用非水基钻井液（NAF）相比，水基钻井液（WBM）可以显著提高机械钻速，而在Y油田数据中则观察到相反的趋势。更高的机械钻速(ROP）也意味着可能减少出现工具异常（POOH）的次数。此外，通过统计数千口井的实钻数据建立数据库的方式，结合平均机械钻速(ROP)、下入深度（Depth）和钻井工具产生异常（POOH）的原因，对钻井性能进行了量化，展示了一种大数据方法分析水基钻井液（WBM）和非水基钻井液（NAF）流体类型的相对钻井性能。结果表明，在美洲及中东的一些主要区块，WBM表现优于NAF，钻井工具和因为井筒稳定性问题产生异常的原因都可以观察到这一现象。因此，根据当地钻井环境设置某种特定流体类型对钻井液性能起着至关重要的作用。表1 中东地区WBM和NAF使用数据情况分析统计表
国家 | 全国范围内运行数据 WBM:NAF | 平均机械钻速 WBM:NAF | WBM:NAF使用比例 | 数据意义 |
巴林 | 100:0 | N/A | N/A | N/A |
科威特 | 59:41 | 33.1 | 23.9 | 86:14 | 高 |
阿曼 | 89:11 | 83 | 161 | 76:24 | 高 |
卡塔尔 | 100:0 | N/A | N/A | N/A |
阿联酋 | 86:14 | N/A | N/A | N/A |
结合大数据分析的方法可以快速高效地提供钻井液体系的选择依据，对于减少井下复杂发生的可能性有显著的降低作用。此外，这种统计分析方法为分析钻井液性能对钻井速度的影响因素提供了可靠有效的数据支持，降低作业风险，节约投资预算，为未来实现人工智能钻井提供了指导意义。
