海上钻井学习曲线模型诞生成长记

　　一个模型引发的海上钻井蝶变
　　[中国海洋石油报2015-10-09]
　　假设在一工业配件生产线上，某新上岗工人完成一个配件制作初始需要6分钟，那么累计完成10个配件制作需要多长时间？
　　对许多人来说，这不过是一个简单的加乘运算，答案自然是60分钟。然而，工业实践表明，人们在重复同一工作过程中，技术熟练程度会不断增加。相应的，工人完成单个配件制作所需的时间会逐渐缩短。也就是说，累计完成10个配件最终所需的时间是小于60分钟的。用数学公式来表达，产量与时间之间呈现曲线函数关系。1936年，美国康奈尔大学的T.P.Wright博士率先将这一发现发表在航空科学期刊上，并提出了学习曲线理论。更多的研究证实，这一现象普遍存在于工业生产的各个行业，包括钻井工程领域。
　　2014年，有限公司工程技术部（下称工程技术部）委托研究总院开展学习曲线研究，总院在对过往钻井作业实践总结的基础上，建立了海上钻井学习曲线模型，首次实现了对海上钻井工期的精准预测和拟合，大幅提升了海油钻井作业管理水平，并为降本增效工作找到了可行办法。
　　现实之痛：桶油成本上涨呼唤有效对策
　　“十二五”期间，在海油上游板块一路高歌前进的同时，桶油成本也在快速上涨，成为发展道路上的一个隐忧。为打破桶油成本居高不下的态势，2012年前后，工程技术部联合研究总院，对海上钻井各个环节进行细化分解，详查费用发生情况，主动寻找成本挖潜与优化的空间。
　　“这时候，我就想到了学习曲线模型。”研究总院钻采研究院院长刘书杰回忆道。在海上钻井过程中，工期因素影响着三分之二的成本发生，如果能够利用学习曲线模型对工期进行准确的预测，不仅可以更加合理地计算钻井预算费用，而且还可以有效地指导前期的各项招投标工作。
　　事实上，他很早就试图完成这一任务。早在2002年前后，刘书杰就将陆地钻井领域已经成型的学习曲线模型引入海上，将理论工期与实际工期进行比对，最后发现，结果误差很大。“原因在于所钻区块已钻井数量极少，区域地质情况复杂，实际工期远远超出理论工期。”第一次尝试失败，刘书杰并未放弃。他发现，在后来的秦皇岛32-6和绥中36-1油田钻井工程中，实际钻井工期都呈现出强烈的学习效应，即开始的钻井周期长，后来的钻井周期短。
　　既然方向没错，那就是具体方法的问题了。根据工程技术部的意见，研究总院钻采研究院成立了专项攻关小组，力求通过对钻井工期的准确预测，为海上油田降本增效探寻出路。年轻的工程师刘兆年被任命为项目经理。在查阅大量文献后，刘兆年选取了陆地钻井一个较有代表性的学习曲线公式，并以渤海某油田为例，进行理论计算工期和实际完成工期的比对。比对结果发现，拟合精度在87%左右。看到结果，总公司副总工程师兼工程技术部总经理姜伟认为还有很大的改进空间。“要实现准确预测，就不能采取简单的‘拿来主义’，而要根据海上钻井的特点，建立专门的海上钻井曲线模型。”
　　理论创新：首次实现工期精准拟合
　　项目组接着对陆地钻井和海上钻井的不同特点进行了分析。分析发现，陆地钻井以单次钻直井和井斜角小的定向井为主，海上钻井则以批量钻丛式井、开发定向井为主，而且还有很多的大斜度井和大位移井。为此，项目人员综合国内外已有研究成果，建立了定向井难度系数概念，并首度引入到学习曲线公式中，大大提高了工期拟合的精度。
　　除此之外，学习率系数的确定也影响着工期的计算。“一般来说，处于开发前期的油田，由于地质认识较为初级、钻井经验不足等因素，后续进步的空间比较大，这就需要确定比较高的学习率。相应的，在油田开发后期，想要在钻井速度上有较大的提升，难度就比较大，这就需要确定相对较低的学习率。”刘兆年说道。结合这一特点，研究人员分别为油田开发的不同阶段确定了不同的学习率取值范围。
　　最终，项目组将影响海上油田钻井工期的因素分为三个部分，即与井深相关的因素、与定向井难度相关的因素和学习率引起的工期递减。经过对近三年来国内近海400多口井的相关资料的分析，研究人员在陆地钻井学习曲线模型的基础上，建立了海上专属的钻井学习曲线模型。新公式将海上钻井理论计算工期与实际完成工期的拟合精度提升到90%以上。“我们查了资料，这在世界上，也是第一次如此精准地预测钻井周期。”刘书杰评价道。
　　降本增效：小模型发挥大功效
　　为推动钻井一路持续降本增效，2014年4月，在工程技术部下发的《小项目管理规定》中，学习曲线模型被确定为钻井基本设计的规定动作。“压力最大的是各钻完井作业管理部门，”工程技术部技术处处长孙东征说道，“因为新方法推行后，考核工期比以往明显缩短，钻完井管理部门想要获得奖励的难度也更大。”为此，工程技术部总经理姜伟甚至到四海各片区进行宣贯，说明新规背后的深意。
　　在旅大10-1、曹妃甸11-6调整井和涠洲12-1B等基本设计中，设计人员将学习曲线公式应用其中，使项目在基本设计阶段就完成节约钻井费用10%的目标。全年下来，通过采用学习率的工期设计方法，设计累计节省钻完井费用约11亿元。在现场，新的考核办法的实施，极大地激发了钻井作业人员的积极性。一年下来，超过90%的钻井作业达到或超过了学习曲线模型计算出来的考核工期，一大批钻井作业纪录被刷新。对2014年22个开发项目使用学习率考核结果进行统计，发现效果远超预期：预测学习率3.4%，实际学习率7.1%，预测提效率14.7%，实际提效17.6%，预测降本10.25%，实际降本11.27%。<r /> 　　“新方法实现了钻井作业管理从经验到科学的一个嬗变。”刘书杰认为，与以往工期制定标̳同，钻井曲线模型通过数学公式的表达，为管理者确定了一个客观的标准。借助这一标准，管理者可以衡量钻井作业是否达到了预期效果。“特别是学习率概念的提出，倒逼钻井技术人员必须不断地总结以往的实践经验，运用新的技术和方法，不断改进钻井作业效果，否则学习率就会变成负值，表现在考核上就是不达标。”