一种地质调查绿色钻探技术经济评价方法.pdf

第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW575一种地质调查绿色钻探技术经济评价方法赵远刚中国地质科学院探矿工艺研究所，成都，611734一注：本文为中国地质调查局“银额盆地西部北山盆地群油气地质调查”项目（编号：DD20190093）和“银额盆地及周缘油气基础地质调查”项目（编号：DD20179092）的成果。收稿日期：2023-04-10；改回日期：2023-04-30；责任编辑：刘志强。DOI：10.16509/j.georeview.2023.s1.252作者简介：赵远刚，男，1983 年生，高级工程师，长期从事钻探技术研究；Email：。关键词：关键词：绿色勘查；地质钻探；技术经济评价我国地质调查行业绿色钻探已从装备、技术、标准规范等领域全面发展，通过建立一套系统的钻探技术经济评价理论方法，可为钻探工程中各种技术经济问题进行高效分析决策。该方法在银额盆地油气地质调查项目的 6 个钻孔中进行了应用，有效解决了钻探设备、套管程序和钻进施工程序、钻进方法、钻头型号等技术选择，以及钻进施工中钻头使用优化设计和起钻施工决策等诸多技术难题，有效提高了施工效率和效益，减轻对环境的破坏和污染，促进绿色钻探技术的应用与发展。1钻探技术经济评价指标体系钻探施工技术经济评价指标体系是进行进行钻探技术经济量化评价的理论基础，由技术指标、经济指标和技术经济指标构成。1.1技术指标技术指标有 25 个。其中，绩效技术指标共计13 个，包括：机台、台月、台月数、钻月、钻月数、台班时间、台班数、机台利用系数、开动钻机台数、最高开动钻机数、平均开动钻机数、钻机利用率、钻机劳动能力。原始技术指标共计 12 个，包括：钻探工作量、纯钻时间、辅助工作时间、机械钻速、钻进回次、回次进尺时间、回次进尺、钻头寿命、钻头进尺、绳索起大钻辅助时间、起下钻速度、事故及停待时间。1.2经济指标经济指标有钻头单价、钻杆单价、钻井液综合单价，人员工资、税收、电费、燃油费、运输费、折旧费、维修费等共计 12 个。其中，绩效经济指标共计 3 个，包括：税收、折旧费、钻井年份。原始经济指标共计 9 个，包括：钻头单价、钻杆单价、钻井液综合单价、人员工资、电费、燃油费、运输费、维修费、每米进尺时间。1.3技术经济指标技术经济指标有 6 个，其中，绩效技术经济指标共计 4 个，包括：每米进尺费用、小时费用、PT变量系数、PC 变量系数。原始技术经济指标共计 2个，包括：日费和钻探工程造价。2钻探技术经济指标影响关系根据主要影响作用指标的确定原则，主要影响作用的钻探技术、经济和技术经济指标归纳如下：起主要影响作用的技术指标有 8 个，包括：起下钻速度、提钻间隔、回次进尺、机械钻速、钻头寿命、打捞岩心间隔、打捞岩心成功率、打捞岩心速度。起主要影响作用的经济指标有 9 个，包括：钻头单价、钻杆单价、钻井液综合单价、人员工资、电费、燃油费、运输费、维修费、每米进尺时间。起主要影响作用的技术经济指标有 4 个，包括：单位进尺米费、单位进尺日费、PT 变量系数（PT为 Project Time 缩写）和 PC 变量系数（PC 为 ProjectCost 缩写）。3钻探施工技术经济评价方法钻探技术经济评价方法，是建立在技术方案、需要、消耗费用、价格和时间可比，采用同一种评价原则和方法，“多、快、好、省”的评价标准。从取心钻进、全面钻进、扩孔钻进、下套管固井和下活动套管五大地质钻探技术进行时间和经费方面的计算和评价。地质论评 2023 年 69 卷 增刊 15763.1地质钻探施工时间的计算钻进施工时间的计算原理如下：首先计算出取心钻进的单位进尺时间（每米进尺时间）。钻进施工是分段进行的，每一个提钻回次就是一个钻进施工段，将每一段的长度（回次进尺）乘以该段的单位进尺时间，可得到这一段（回次）的钻进时间，累计钻孔各段（回次）的钻进时间，就得到施工该钻孔的钻进总时间。（1）取心总时间可按公式（1）计算：RT=nieppmitDT1i1（1）式中：RT：取心钻进总时间，h；pmiT：第 i 个回次每米钻进时间，h；epiD：第 i 个回次取心进尺长度，m；t：时间损失率，%。在钻探施工中因事故、停待等不可预测的原因引起的时间损失占可预测施工总时间的比率。根据经验判断，取值一般低于 30%。推荐采用 5%15%计算，随钻进难度和地质复杂程度的提高而增加。（2）全面钻进（也称不取心钻进）时间可按公式（2）计算：NCT=njepjpmjtDT11（2）式中：NCT：全面钻进总时间，h；pmjT：第 j个回次全面钻进每米消耗时间，h；epjD：第 j 个回次钻进进尺长度，m。（3）扩孔钻进时间可按公式（3）计算：expT=ngepgepmgexpLT11（3）式中：expT：扩孔钻进的总时间，h；epmgT：第 g次扩孔每米进尺的时间，h；epgL：第 g 次扩孔钻进的进尺长度，m；exp：时间损失率，%。在扩孔钻井施工中因事故、停待等原因引起的时间上的损失。推荐采用 5%15%计算，随钻进难度和地质复杂程度的提高而增加。（4）下套管固井时间可按公式（4）计算：wcT=nzwczwczwcLT11（4)式中：wcT：下套管固井施工总时间，h；wczT：第z 次下套管每米消耗时间，h；wczL：第 z 次下套管固井施工时工作量，m；如果是水泥返至井口，工作量即为套管段长。wc：时间损失率，%。在下套管固井施工中因事故、停待等原因引起的时间上的损失。推荐采用 5%15%计算，随技术难度和地质复杂程度的提高而增加。（5）下活动套管时间用公式（5）计算：mcT=nxmcxmcpxemcLT11（5）式中：mcT：下活动套管施工总时间，h；mcpxT：第x 次下活动套管每米时间，h；mcxL：第 x 次下活动套管工作量，m；mce：时间损失率，%。在扩孔钻井施工中因事故、停待等原因引起的时间上的损失。推荐采用 5%15%计算，随钻进难度和地质复杂程度的提高而增加。（6）钻进总时间可用公式（6）表示：TT=RTNCTexpTwcTmcT（6）3.2地质钻探施工经费的计算钻探施工费用由两大块组成，即钻机作业日费的累计费用和钻进器材费用。钻机作业日费包括设备折旧费、易损件更换费、能源费、运输费、人员费、管理费和利润。钻探设备的钻机作业日费是一个可以假定的指标。此项费用乘以钻进施工天数，即钻机作业日费的累计费用。钻进器材费为考虑钻孔结构和套管程序以及每开钻进所需的钻进器具、材料的情况下计算得出，器材价格可通过询价得出，器材寿命可根据已有施工经验估计。（1）取心钻进经费可按公式（7）计算：RC=niRipmicLC11（7）式中：RC：取心钻进总经费，￥；pmiC：第 i 个回次取心每米费用，￥/m；RiL：第 i 个回次进尺长度，m；c：经费损失率，%。在钻探施工中因事故、停待等原因引起经济上的损失。根据经验判断，取值一般低于 30%。推荐采用 5%20%计算，并随钻进难度和地质复杂程度的提高而增加。（2）全面钻进经费可按公式（8）计算：NCC=njRjPRjLC1c1（8）式中：NCC：全面钻进的总经费，￥；PRjC：第 j个回次钻进每米费用，￥/m；RjL：第 j 个回次进尺长度，m。（3）扩孔钻进施工经费按公式（9）计算：expC=ngepgepmgexpL11C（9）地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1577式中：expC：扩孔钻进的总经费，￥；epmgC：第g 次扩孔钻进每米费用，￥/m；epgL：第 g 次扩孔工作量，m；exp：经济损失率，%。在扩孔施工中因事故、停待等原因引起经济上的损失。推荐采用 5%20%计算，并随钻进难度和地质复杂程度的提高而增加。（4）下套管固井经费可按公式（10）计算：wcC=nzwczwczwcLC11（10）式中：wcC：下套管固井施工的总经费，￥；wczC：第 z 次下套管固井每米工作量的费用，￥/m；wc：经济损失率，%。在钻探施工中因事故、停待等原因引起经济上的损失。推荐采用 5%20%计算，并随钻进难度和地质复杂程度的提高而增加。（5）下活动套管施工的经费可按公式（11）计算：mcC=nxmcxmcpxmcLC11（11）式中：mcC：下活动套管施工的总费用，￥/m；mcpxC：下活动套管施工每米费用，￥/m；mc：经济损失率，%。在下活动套管施工中因事故、停待等原因引起经济上的损失。推荐采用 5%20%计算，并随钻进难度和地质复杂程度的提高而增加。（6）钻探施工总经费可用公式（12）表示：CC=mcwcexpNCRCCCCC（12）3.3地质钻探施工最优钻探方案的选择地质钻探施工最优钻探方案的选择，本文研究将主要依靠以下两种方法：（1）PT 变量系数法。PT 变量系数是指“钻探技术经济方案下的施工总时间”除以“设计要求的施工周期”，根据这一系数，可以评价得出最优钻探方案。一般在PT 变量系数不大于1 的条件下，施工成本最低的钻探技术经济方案为最优钻探方案。根据施工要求，制定不同技术方案，分别计算出施工时间，再依据“PT变量系数”就可以得出最优钻探方案。（2）PC 变量系数法。PC 变量系数是指“钻探技术经济方案下的施工总经费”除以“设计要求的施工定额预算总经费”（例如：地质调查定额预算工程投标），根据这一系数，可以评价得出最优钻探方案。一般在 PC 变量系数不大于 1 的条件下，施工时间最少的钻探技术经济方案为最优钻探方案。根据施工要求，制定不同技术方案，分别计算出施工经费，再依据 PC 变量系数进行比较，就可以得出最优钻探方案。如果施工首先要求的是工期，采用 PT 变量系数法进行评价。如果施工首先要求的是经费，采用 PC 变量系数法进行评价。4银额盆地应用情况银额盆地历史经过多期改造，地质构造极其复杂，玄武岩等火成岩分布广，可钻性低（高锐等，2022；天荣松等，2022）。2017至2019年，工艺所在银额盆地先后完成蒙阿左地1 井、蒙额地2 井和蒙苏地1 井共计3 口大直径油气地质调查井，设计总工作量7500m，累计完7660.27m，资金累计投入 2203.17 万元，钻井综合成本2876元/m。和同类钻井相比，施工总费用降低31%(赵远刚等，2021)。此外，2020 年和 2021 年施工了蒙苏地 2 井、蒙苏地 3 井和蒙格地 1 井共 3 口小直径油气地质调查井，总进尺 2668.59 m，扣除不可抗力因素影响外，钻探综合施工效率提高 30%50%。5结论与展望钻探技术经济学是一门新兴的技术科学与经济科学相互交叉的边缘科学，目前还不够成熟，需要众多分支学科的理论支撑。本文建立了地质钻探施工技术经济评价指标体系和地质钻探施工时间和费用的计算公式，引入了 PT 变量系数、PC 变量系数和最优钻探技术方案等关键概念。在此基础上，建立了一种地质调查绿色钻探技术经济评价方法。同时，结合银额盆地钻探工程实际问题，将该评价方法进行理论实践。研究认为：这种评价方法能够较准确的确定最优钻探施工技术方案，对绿色勘查钻探施工具有一定的指导意义。参 考 文 献/References高锐,李廷栋,吴功建.1998.青藏高原岩石圈演化与地球动力学过程-亚东-格尔木-额济纳旗地学断面的启示.地质论评,44(4):389395.田荣松,解国爱,林灿楠.2022.阿拉善地块新生代玄武岩和粗玄岩地球化学特征及其地质意义.地质学报,96(7):23652379.赵远刚,吴琳,石绍云,钱锋,黄晟辉,黄晓林.2021.地质调查预算分列钻探项目管理模式创新研究与实践.钻探工程,48(4)：5459.ZHAO Yuangang:An economic evaluation method of greendrilling technology for geological surveyKeywords:green exploration；geological drilling；economicevaluation