Giunsa mahibal-an ang pagtimbang-timbang sa mga modelo sa PDC bit ROP ug ang epekto sa kusog sa bato sa mga coefficient sa modelo?

Abstract

Ang karon nga ubos nga mga kondisyon sa presyo sa lana nagbag-o sa paghatag gibug-aton sa pag-optimize sa drilling aron makadaginot sa oras sa pag-drill sa mga atabay sa lana ug gas ug makunhuran ang gasto sa operasyon. Ang pagmodelo sa rate sa penetration (ROP) usa ka yawe nga himan sa pag-optimize sa mga parameter sa drilling, nga mao ang gamay nga gibug-aton ug rotary speed alang sa mas paspas nga mga proseso sa drilling. Uban sa usa ka nobela, all-automated data visualization ug ROP modeling tool nga gihimo sa Excel VBA, ROPPlotter, kini nga trabaho nag-imbestigar sa performance sa modelo ug ang epekto sa rock strength sa model coefficients sa duha ka lain-laing PDC Bit ROP models: Hareland and Rampersad (1994) ug Motahhari ug uban pa. (2010). Kining duha PDC gamay ang mga modelo gitandi batok sa usa ka base nga kaso, ang kinatibuk-ang relasyon sa ROP nga gimugna ni Bingham (1964) sa tulo ka lain-laing mga sandstone formation sa bertikal nga seksyon sa usa ka Bakken shale horizontal well. Sa unang higayon, usa ka pagsulay nga gihimo aron ihimulag ang epekto sa lain-laing kalig-on sa bato sa ROP model coefficients pinaagi sa pag-imbestigar sa mga lithologies nga adunay susama nga mga parameter sa drilling. Dugang pa, ang usa ka komprehensibo nga diskusyon bahin sa kamahinungdanon sa pagpili sa angay nga mga limitasyon sa mga coefficient sa modelo gihimo. Ang kalig-on sa bato, nga giisip sa Hareland's ug Motahhari's models apan dili sa Bingham's, moresulta sa mas taas nga mga bili sa kanunay nga multiplier model coefficients para sa kanhing mga modelo, dugang sa usa ka dugang nga RPM term exponent alang sa Motahhari's model. Ang modelo ni Hareland ug Rampersad gipakita nga labing maayo sa tulo ka mga modelo nga adunay kini nga partikular nga dataset. Ang pagka-epektibo ug paggamit sa tradisyonal nga pagmodelo sa ROP gipangutana, tungod kay ang ingon nga mga modelo nagsalig sa usa ka set sa empirical coefficients nga naglakip sa epekto sa daghang mga hinungdan sa pag-drill nga wala gikonsiderar sa pagporma sa modelo ug talagsaon sa usa ka partikular nga lithology.

Pasiuna

Ang PDC (Polycrystalline Diamond Compact) bits mao ang dominanteng bit-type nga gigamit sa drilling oil ug gas wells karon. Ang performance sa bit kasagarang gisukod pinaagi sa rate sa penetration (ROP), usa ka timailhan kung unsa ka paspas ang pag-drill sa atabay sa termino sa gitas-on sa lungag nga gibansay matag yunit sa oras. Ang pag-optimize sa pag-drill mao ang nanguna sa mga agenda sa mga kompanya sa enerhiya sa mga dekada na karon, ug nakakuha kini dugang nga importansya sa karon nga ubos nga presyo sa lana (Hareland ug Rampersad, 1994). Ang una nga lakang sa pag-optimize sa mga parameter sa drilling aron makagama sa labing kaayo nga posible nga ROP mao ang paghimo sa usa ka tukma nga modelo nga adunay kalabotan sa mga pagsukod nga nakuha sa ibabaw sa rate sa pag-drill.

Daghang mga modelo sa ROP, lakip ang mga modelo nga gimugna alang sa usa ka piho nga tipo, gipatik sa literatura. Kini nga mga modelo sa ROP kasagaran adunay daghang mga empirical coefficients nga nagsalig sa lithology ug mahimong makadaut sa pagsabot sa relasyon tali sa mga parameter sa drilling ug rate sa penetration. Ang katuyoan sa kini nga pagtuon mao ang pag-analisar sa pasundayag sa modelo ug kung giunsa pagtubag sa mga coefficient sa modelo ang datos sa uma nga adunay lainlaing mga parameter sa drilling, labi na ang kusog sa bato, alang sa duha.PDC gamay mga modelo (Hareland ug Rampersad, 1994, Motahhari et al., 2010). Ang mga koepisyent sa modelo ug pasundayag gitandi usab batok sa usa ka base nga kaso nga modelo sa ROP (Bingham, 1964), usa ka simplistic nga relasyon nga nagsilbi nga una nga modelo sa ROP nga kaylap nga gigamit sa tibuuk nga industriya ug gigamit pa karon. Ang mga datos sa pag-drill sa field sa tulo ka sandstone formation nga adunay lain-laing kalig-on sa bato gisusi, ug ang mga model coefficient alang niining tulo ka mga modelo gikuwenta ug gitandi sa usag usa. Gituohan nga ang mga coefficients alang sa Hareland's ug Motahhari's models sa matag rock formation mosangkad sa mas lapad nga range kaysa sa Bingham's model coefficients, tungod kay ang lain-laing kusog sa bato wala gi-asoy sa dayag sa ulahing pormulasyon. Gi-evaluate usab ang performance sa modelo, nga mitultol sa pagpili sa pinakamaayong modelo sa ROP alang sa rehiyon sa Bakken shale sa North Dakota.

Ang mga modelo sa ROP nga gilakip niini nga trabaho naglangkob sa dili mabag-o nga mga equation nga adunay kalabutan sa pipila ka mga parameter sa pag-drill sa rate sa pag-drill ug adunay usa ka hugpong sa mga empirical coefficients nga naghiusa sa impluwensya sa lisud nga modelo nga mga mekanismo sa pag-drill, sama sa hydraulics, interaksyon sa cutter-rock, bit. disenyo, mga kinaiya sa asembliya sa ilawom sa lungag, tipo sa lapok, ug paglimpyo sa lungag. Bisan kung kini nga tradisyonal nga mga modelo sa ROP sa kasagaran dili maayo kung itandi sa datos sa uma, naghatag kini usa ka hinungdanon nga lakang sa mas bag-ong mga pamaagi sa pagmodelo. Ang moderno, mas gamhanan, base sa estadistika nga mga modelo nga adunay dugang nga pagka-flexible makapauswag sa katukma sa ROP modeling. Gi-report ni Gandelman (2012) ang hinungdanon nga pag-uswag sa pagmodelo sa ROP pinaagi sa paggamit sa mga artipisyal nga neural network imbes sa tradisyonal nga mga modelo sa ROP sa mga atabay sa lana sa pre-salt basins sa baybayon sa Brazil. Ang mga artipisyal nga neural network malampuson usab nga gigamit alang sa pagtagna sa ROP sa mga buhat sa Bilgesu et al. (1997), Moran et al. (2010) ug Esmaeili et al. (2012). Bisan pa, ang ingon nga pag-uswag sa pagmodelo sa ROP moabut sa gasto sa pagkahubad sa modelo. Busa, ang tradisyonal nga mga modelo sa ROP may kalabotan gihapon ug naghatag usa ka epektibo nga pamaagi sa pag-analisar kung giunsa ang usa ka piho nga parameter sa pag-drill makaapekto sa rate sa pagsulod.

Ang ROPPlotter, usa ka field data visualization ug ROP modeling software nga naugmad sa Microsoft Excel VBA (Soares, 2015), gigamit sa pagkalkula sa model coefficients ug pagtandi sa performance sa modelo.