在利用這些滑動的KPI指標進行井與井之間的對比時，重要的是要知道這可能會帶來數據變異的操作特性。例如，為了適應平臺鉆井，垂直井段常被鉆成切線或斜線井眼，因為鉆一口大斜度的切線井眼需要更多的滑動鉆進，KPI指標可能會受到影響，而且，數據分析必須考慮這一因素，以便在井與井之間進行精確的比較。同樣，在執行滑動井段范圍內的深度可能會顯著改變KPI指標，例如，在接近目標井深一個較淺的深度，當所進行的大部分滑動處于水平段時，所有的滑動速度指標都要快很多。
 
測量驅動開發
    以細膩詳盡的方式計算和跟蹤KPI指標的好處從現場績效優化延伸至產品的開發決策。由于資源的限制常常會促使新特性開發優先順序的誕生，因此，擁有一個允許量化影響新特性的數據集是非常有價值的。例如，這些KPI指標可被用來在減少廢進尺的新邏輯與加速對準工具面的操作步驟的新邏輯之間制定一個開發決策。廢進尺的減少可以做到更精準的滑動，而一個改進的對準工具面的操作步驟可使滑動作業加快。通過系統地計算和跟蹤這些KPI指標，開發團隊可以選擇性地針對現場的滑動表現，優先處理更重要的事項。
 
    一個正在開發的區塊利用精細滑動鉆進的KPI指標來自動控制多個鉆井參數的設定點，如鉆壓、壓差和ROP。如前所述，目前的方法仍保留了司鉆或定向司鉆、自動滑動系統對人工滑動的參數變化的響應和自動送鉆參數各自的所有權。為了提高滑動速度和滑動精度，分析滑動鉆進的KPI對于開發一個自動操作設定點控制的滑動系統至關重要。
 
現場應用效果
    過去的12個月里，自動滑動技術在美國幾個陸上非傳統油氣盆地的多部鉆機上進行了試用，為了提高滑動導向控制的一致性和可靠性，在這段時間里，該技術在不斷地取得進展。
 
效果總結
    根據前面討論的KPI指標，對美國陸上盆地44口井滑動精度與滑動速度的鉆進表現進行了評價。2018年，4部地理位置接近的鉆機在幾個月的時間里對這些井實施了鉆井施工。23口井至少在一個鉆進井段使用了本文所述的自動滑動方法，其中的21口井按慣例進行了鉆井作業，其數據集包括了超過21000ft所有垂直段、造斜段／曲線段和水平段的自動滑動鉆進作業，如圖3自動滑動控制的進尺劃分。
 
圖3
    23口采用自動滑動控制的井進行了垂直段和水平段的滑動鉆進，現場由司鉆進行管控和執行，遠程由定向司鉆監管滑動指令和執行。在需要人工干預時，由一名現場監管的定向司鉆利用自動系統進行造斜段／曲線段鉆進。作業績效按垂直段、造斜段／曲線段和水平段進行評價。
 
垂直段的滑動表現
    根據先前討論的KPIs，滑動自動控制系統在垂直井段打出的滑動速度與滑動精度兩項指標與鄰井人工操控的表現基本一致。對44個垂直段的數據進行了分析與評價，其中23個自動控制的垂直段和21個人工控制的垂直段。在現場沒有定向司鉆的情況下進行了垂直段鉆進的自動控制，重要發現如下：
Ÿ 自動滑動控制的井平均滑動速度為34.2ft/hr.，而人工滑動控制的井平均為29.8ft/hr.；
Ÿ 自動滑動控制的井平均在底滑動的ROP為58.4ft/hr.，而人工滑動控制的井平均為52.2ft/hr.，自動滑動控制的ROP高于人工滑動控制12%。見圖4垂直段滑動速度的KPI指標；
Ÿ 自動滑動控制的井預滑動時長平均為4.9min，工具面設定時長平均為1.7min；而相對于人工滑動控制的井上述指標分別為5.0min和2.4min，表明自動滑動控制鉆頭離底的時長略有縮短。見圖4；
Ÿ 當以滑動評分和工具面分布來評判時，自動與人工滑動控制的井之間，滑動精度在功能上是一致的。見圖5垂直段滑動精度的KPI指標。
 
圖4
 
圖5
    相比人工滑動控制，自動滑動控制的井在底ROP和滑動速度的KPI指標要略高一些；離底的KPI指標（預滑動時長）自動與人工滑動控制的井大致是相同的（人工5.0min，自動4.9min），表明自動滑動速度較快主要是由于在底鉆進速度的加快所致。如前所述，本文介紹的自動化方法保持了司鉆操控在底滑動鉆進的績效表現。
 
    每次滑動測量的RtR/StR數據可用來計算自動滑動與人工滑動控制的井之間平均滑動鉆進時長的差異。用垂直井段執行的平均滑動次數乘以每次滑動的RtR/StR可得出平均總的滑動時長。自動滑動執行的速度略快于人工滑動，這也是節省約1.3hr.的原因，見表2。
表2：每次滑動的RtR與總的滑動時長

	自動		人工
每次滑動的RtR/StR（hrs）	0.32		0.37
平均滑動次數		26
總的滑動時長（hrs）	8.3		9.6

 
這些結果清楚地表明，倘若一個自動滑動系統能夠達到或超越一名經驗豐富的定向司鉆所能操控的滑動速度和滑動精度，那么使用這樣的系統是可行或可能的。在底ROP的提高表明，滑動鉆進速度可由司鉆來操控，而現場不需要定向司鉆在場。此外，隨著自動滑動系統的引入，精細的KPI計算與跟蹤可為石油公司和服務商提供可用來確定后續井具體行動的數據，以提高鉆井作業的速度和操控的一致性。
 
造斜段／曲線段的滑動表現
    與垂直段一樣，造斜段自動滑動的速度與精度大致與鄰井人工滑動控制的井基本一致，對43個造斜段的數據進行了評價：其中12個自動滑動控制的造斜段，31個人工滑動控制的造斜段。與垂直段和水平段不同的是，由于作業處于關鍵節點，現場有一名定向司鉆在場，實施自動滑動控制造斜段鉆進。由于井底鉆具（BHA）和其它操作的考慮，自動滑動控制造斜段鉆進的進尺較少，因此，得到的數據也較少。
 
請注意，由于鉆井工況的變化，例如頻繁地進行測量（測斜），測量會使作業中斷，而且會給精確計算績效指標帶來困難，因此，造斜段鉆進期間，無法對RtR/StR時長和滑動速度進行計算。此外，由于造斜段較短以及更注重滑動質量，以獲得期望的造斜率，因此，造斜段數據的分析會側重于滑動精度的KPI指標，而不包括RtR/StR的KPI指標。重要發現如下：
Ÿ 自動滑動控制的井平均在底滑動的ROP為90.1ft/hr.，人工滑動控制的井為103.6ft/hr.，自動比人工滑動控制的ROP低13%，見圖6造斜段滑動速度的KPI指標；
Ÿ 自動滑動控制的井平均預滑動時長為9.8min，工具面設定時長為2.2min；人工滑動控制的井相應的數據分別是12.7min和4.3min；這表明自動滑動控制系統通過過程優化能夠有效縮短離底時長，見圖6；
Ÿ 在衡量滑動評分和工具面分布時，自動與人工滑動控制所打的井滑動精度在功能上是相同的，見圖7造斜段滑動精度的KPI指標。
 
圖6
 
圖7
    從造斜段／曲線段數據集中觀察到預滑動離底時長一個23%的縮短（自動9.8min，人工12.7min）通常是因離底活動的優化所實現的。例如，在對齊工具面的操作步驟中有一些子功能，如果確定該功能是不必要的，則可以簡化或去除該功能。
 
造斜段／曲線段自動滑動控制面臨的最大挑戰是在保持精準工具面控制的同時使在底ROP最大化。所觀察到的較低的ROP可能是由于定向司鉆為確保獲得期望的滑動質量而限制鉆井參數所導致的。因為，在此無需進行RtR/StR的度量，所以無法確定離底時長的改善是否會對滑動速度有影響。
 
水平段的滑動表現
水平段的分析清楚地說明了自動滑動控制是如何通過優化在底作業來有效提高滑動鉆進ROP的。對43個水平段的數據進行了評價：其中23個自動滑動的水平段，20個人工滑動的水平段。所執行的自動滑動控制的水平段沒有定向司鉆在場。重要發現如下：
 
Ÿ 自動滑動控制的井，離底預滑動作業明顯加快了，平均工具面設定時長為2.3min，平均預滑動作業時長為10.5min；而人工滑動控制的井，兩個時長分別為5.1min和13.0min。見圖8水平段滑動速度KPI指標。這可以歸因于滑動處方所做的調整，這種調整優化了一些離底活動，去除了一些不必要的步驟；
Ÿ 而人工滑動控制的井在底ROP要高一些，自動滑動控制的井預滑動作業要快一些，這使得自動滑動控制的滑動速度要高一些，即自動滑動操作的滑動速度為29.9ft/hr.，人工滑動操作的滑動速度則為27.3ft/hr.，見圖8。這清楚地表明，離底活動所需時長的縮短可對整個作業產生顯著的積極影響。
Ÿ 通過滑動評分和工具面分布得出，在所分析的井中，滑動精度略有改善，見圖9水平段滑動精度KPI指標。而水平段作業自動與人工滑動控制之間的差異最大，這些自動滑動精度指標足以實現定向目標；
 
圖8
 
圖9
從水平段獲得的結果可以清楚地捕捉到，離底預滑動作業對滑動執行速度的影響可能要比在底的鉆進表現要大得多。盡管在底滑動的ROP減少了15%，但由于預滑動時長的縮短，所完成的自動滑動要比人工滑動的成本更低一些，相對而言，滑動速度更高了。對每次滑動和總滑動時長的RtR/StR小時數的評價量化了這一效益：自動滑動控制的井執行滑動的速度要比人工滑動控制的井平均快了大約4小時。
表3：每次滑動的RtR和總的滑動時長

	自動		人工
每次滑動的RtR/StR（hrs）	0.58		0.68
平均滑動次數		39
總的滑動時長（hrs）	22.6		26.5

 
    如同造斜段或曲線段，對于自動滑動系統來說，最大的剩余挑戰是：在保持工具面控制足夠精準的同時提高在底滑動鉆進的ROP。
 
結論
    本文介紹了一種自動滑動鉆井方法，該方法目前已在美國多個陸上盆地部署使用，主要結論如下：
1. 該自動滑動系統是一項在不犧牲鉆井績效指標前提下可遠程執行、可縮減員工和無人工操控定向鉆井作業的關鍵技術；
2. 滑動速度KPI指標：在與在底ROP相比較時，每次滑動的RtR/StR時長和滑動速度KPI指標提供了一種更加全面的評價一次滑動真實“成本”的方法。這些指標的衡量可對那些受自動化影響更直接的活動或作業進行評判，可用來評價自動滑動和人工滑動的真實績效；
3. 滑動精度KPI指標：從滑動評分、工具面分布和廢進尺這三個方面描述了如何以期望的工具面方向有效執行一次滑動。這些指標可用來促進該系統現場作業的優化與配置，以及新功能的開發與實踐；
4. 23口自動滑動控制和21口人工滑動控制的井對比結果表明，該自動滑動系統能以與人工滑動KPI指標保持基本一致的水平執行或完成滑動作業；
5. 滑動速度：該自動滑動系統在垂直段和水平段能提供更高的滑動速度。造斜段／曲線段的滑動速度不進行計算，但相比人工滑動控制，自動滑動系統造斜段在底滑動鉆進的ROP略低一些；
6. 滑動精度：該自動滑動系統在垂直段和造斜段可提供與人工滑動相當的工具面控制，而水平段的滑動精度略差于人工滑動控制。
 
（文章選自2019年4月美國鉆井工程師協會）