Како сазнати процену ПДЦ бит РОП модела и утицај чврстоће стене на коефицијенте модела?

Абстрацт

Тренутни услови ниске цене нафте обновили су нагласак на оптимизацији бушења како би се уштедело време за бушење нафтних и гасних бушотина и смањили оперативни трошкови. Моделирање стопе пенетрације (РОП) је кључно средство у оптимизацији параметара бушења, односно тежине сврдла и брзине ротације за брже процесе бушења. Са новом, потпуно аутоматизованом визуализацијом података и алатом за РОП моделирање развијеним у Екцел ВБА, РОППлоттер, овај рад истражује перформансе модела и утицај чврстоће стене на коефицијенте модела два различита ПДЦ Бит РОП модела: Хареланд и Рамперсад (1994) и Мотаххари ет ал. (2010). Ово двоје ПДЦ бит модели се упоређују са основним случајем, општом РОП релацијом коју је развио Бингхам (1964) у три различите формације пешчара у вертикалном пресеку хоризонталне бушотине Баккен из шкриљаца. По први пут је учињен покушај да се изолује утицај различите чврстоће стене на коефицијенте РОП модела испитивањем литологије са иначе сличним параметрима бушења. Поред тога, спроведена је свеобухватна дискусија о важности одабира одговарајућих граница коефицијената модела. Чврстоћа стене, која се узима у обзир у Хареландовим и Мотахаријевим моделима, али не и у Бингхамовом, резултира вишим вредностима коефицијената модела константног множитеља за претходне моделе, поред повећаног експонента броја обртаја у минути за Мотахаријев модел. Показало се да Хареландов и Рамперсадов модел има најбољи учинак од три модела са овим одређеним скупом података. Ефикасност и применљивост традиционалног РОП моделирања доведена је у питање, пошто се такви модели ослањају на скуп емпиријских коефицијената који укључују ефекат многих фактора бушења који нису узети у обзир у формулацији модела и који су јединствени за одређену литологију.

Увод

ПДЦ (Полицристаллине Диамонд Цомпацт) битови су доминантни тип бита који се данас користи у бушењу нафтних и гасних бушотина. Перформансе сврдла се обично мере брзином пенетрације (РОП), што је показатељ брзине бушења бушотине у смислу дужине бушене рупе по јединици времена. Оптимизација бушења је на челу планова енергетских компанија већ деценијама, и добија на значају током тренутног окружења ниске цене нафте (Хареланд и Рамперсад, 1994). Први корак у оптимизацији параметара бушења како би се добио најбољи могући РОП је развој тачног модела који повезује мерења добијена на површини и брзину бушења.

Неколико РОП модела, укључујући моделе развијене посебно за одређени тип бита, објављено је у литератури. Ови РОП модели обично садрже одређени број емпиријских коефицијената који су зависни од литологије и могу нарушити разумевање односа између параметара бушења и брзине продирања. Сврха ове студије је да анализира перформансе модела и како коефицијенти модела реагују на податке са терена са различитим параметрима бушења, посебно чврстоћом стене, за дваПДЦ бит модели (Хареланд и Рамперсад, 1994, Мотаххари ет ал., 2010). Коефицијенти модела и перформансе се такође пореде са основним РОП моделом (Бингхам, 1964), поједностављеним односом који је послужио као први РОП модел широко примењен у целој индустрији и још увек у употреби. Истражују се подаци о пољу бушења у три формације пешчара са различитим чврстоћама стена, а коефицијенти модела за ова три модела су израчунати и упоређивани један са другим. Претпоставља се да ће коефицијенти за Хареландове и Мотаххаријеве моделе у свакој формацији стена обухватати шири опсег од коефицијената Бингхамовог модела, пошто се променљива чврстоћа стена не узима у обзир експлицитно у последњој формулацији. Перформансе модела се такође процењују, што доводи до избора најбољег РОП модела за регион Баккен шкриљаца у Северној Дакоти.

РОП модели укључени у овај рад састоје се од нефлексибилних једначина које повезују неколико параметара бушења са брзином бушења и садрже скуп емпиријских коефицијената који комбинују утицај тешко моделираних механизама бушења, као што су хидраулика, интеракција секача и стене, сврдло. дизајн, карактеристике склопа на дну рупе, тип муља и чишћење рупе. Иако ови традиционални РОП модели генерално не раде добро у поређењу са подацима са терена, они представљају важну одскочну даску ка новијим техникама моделирања. Модерни, моћнији модели засновани на статистици са повећаном флексибилношћу могу побољшати тачност РОП моделирања. Ганделман (2012) је известио о значајном побољшању РОП моделирања коришћењем вештачких неуронских мрежа уместо традиционалних РОП модела у нафтним бушотинама у предсланим басенима на мору Бразила. Вештачке неуронске мреже се такође успешно користе за предвиђање РОП-а у радовима Билгесуа ет ал. (1997), Моран ет ал. (2010) и Есмаеили ет ал. (2012). Међутим, такво побољшање у РОП моделирању долази на рачун интерпретабилности модела. Стога су традиционални РОП модели и даље релевантни и пружају ефикасан метод за анализу како одређени параметар бушења утиче на брзину продирања.

РОППлоттер, софтвер за визуелизацију података на терену и РОП моделирање развијен у Мицрософт Екцел ВБА (Соарес, 2015), користи се за израчунавање коефицијената модела и упоређивање перформанси модела.