Wéi Evaluatioun vun PDC bëssen ROP Modeller an den Effet vun Rock Kraaft op Modell Koeffizienten ze wëssen?

Abstrakt

Aktuell niddereg Uelegpräisbedéngungen hunn de Schwéierpunkt op Bueroptimiséierung erneiert fir Zäit ze spueren fir Ueleg- a Gasbrunnen ze bueren an d'Operatiounskäschte ze reduzéieren. Rate of Pénétratioun (ROP) Modelléierung ass e Schlësselinstrument fir Buerparameter ze optimiséieren, nämlech Bitgewicht a Rotatiounsgeschwindegkeet fir méi séier Buerprozesser. Mat engem Roman, all-automatiséierter Datevisualiséierung a ROP Modelléierungsinstrument entwéckelt an Excel VBA, ROPPlotter, ënnersicht dës Aarbecht Modellleistung an den Impakt vun der Fielsstäerkt op Modellkoeffizienten vun zwee verschiddene PDC Bit ROP Modeller: Hareland a Rampersad (1994) a Motahhari et al. (2010). Dës zwee PDC bit Modeller sinn Verglach géint eng Basis Fall, allgemeng ROP Relatioun vun Bingham entwéckelt (1964) an dräi verschiddene Sandsteen Formatiounen am vertikalen Deel vun engem Bakken shale horizontal gutt. Fir d'éischte Kéier gouf e Versuch gemaach fir den Effekt vu variéiere Fielsstäerkt op ROP Modellkoeffizienten ze isoléieren andeems Lithologien mat soss ähnlechen Buerparameter ënnersicht ginn. Zousätzlech gëtt eng ëmfaassend Diskussioun iwwer d'Wichtegkeet vun der Auswiel vu passenden Modellkoeffizientengrenzen gefouert. Rock Stäerkt, ausgerechent an Hareland an Motahhari d'Modeller awer net an Bingham d', Resultater zu méi héich Wäerter vun konstante multiplier Modell Koeffizienten fir déi fréier Modeller, Nieft engem erhéicht RPM-Begrëff Exponent fir Motahhari Modell. Dem Hareland a Rampersad säi Modell gëtt gewisen datt hien am Beschten aus den dräi Modeller mat dësem bestëmmten Datesaz funktionnéiert. D'Effizienz an d'Uwendbarkeet vun der traditioneller ROP-Modelléierung gëtt a Fro gestallt, well esou Modeller op eng Rei vun empiresche Koeffizienten vertrauen, déi den Effekt vu ville Buerfaktoren integréieren, déi net an der Formuléierung vum Modell berücksichtegt sinn an eenzegaarteg zu enger bestëmmter Lithologie sinn.

Aféierung

PDC (Polycrystalline Diamond Compact) Bits sinn déi dominant Bit-Typ, déi haut an der Bueraarbecht vun Ueleg a Gasbrunnen benotzt gëtt. Bitleistung gëtt typesch duerch den Taux vun der Pénétratioun (ROP) gemooss, eng Indikatioun fir wéi séier d'Brunn a punkto Längt vum Lach pro Unitéit Zäit gebohrt gëtt. Bueroptimiséierung ass zënter Joerzéngten un der Spëtzt vun den Agenda vun Energiefirmen, an et kritt weider Wichtegkeet wärend dem aktuellen nidderegen Uelegpräis Ëmfeld (Hareland a Rampersad, 1994). Den éischte Schrëtt bei der Optimisatioun vun Buerparameter fir dee beschtméigleche ROP ze produzéieren ass d'Entwécklung vun engem präzise Modell betreffend Miessunge kritt op der Uewerfläch zum Buerrate.

Verschidde ROP Modeller, dorënner Modeller speziell fir e bestëmmte Bit Typ entwéckelt, goufen an der Literatur publizéiert. Dës ROP Modeller enthalen typesch eng Zuel vun empiresche Koeffizienten déi lithologie-ofhängeg sinn a kënnen d'Verständnis vun der Bezéiung tëscht Buerparameter an der Pénétratiounsquote behënneren. Den Zweck vun dëser Etude ass d'Modellleistung ze analyséieren a wéi d'Modelkoeffizienten op Felddaten reagéieren mat ënnerschiddleche Buerparameter, besonnesch Fielsstäerkt, fir zweePDC bit Modeller (Hareland and Rampersad, 1994, Motahhari et al., 2010). Modellkoeffizienten a Leeschtung ginn och verglach mat engem Basisfall ROP Modell (Bingham, 1964), eng simplistesch Relatioun déi als éischten ROP Modell wäit an der Industrie applizéiert gouf an nach ëmmer am Gebrauch ass. Buerfelddaten an dräi Sandsteenformatiounen mat ënnerschiddleche Fielsstäerkten ginn ënnersicht, a Modellkoeffizienten fir dës dräi Modeller ginn berechent a verglach matenee. Et gëtt postuléiert datt Koeffizienten fir Hareland a Motahhari Modeller an all Fielsformatioun e méi breet Palette wéi Bingham Modellkoeffizienten spanen, well variéiert Fielsstäerkt net explizit an der leschter Formuléierung berücksichtegt gëtt. D'Modelleistung gëtt och bewäert, wat zu der Wiel vum beschte ROP-Modell fir d'Bakken Schiferregioun an North Dakota féiert.

D'ROP Modeller, déi an dëser Aarbecht abegraff sinn, besteet aus onflexibelen Equatiounen, déi e puer Buerparameter op d'Bohrrate bezéien an eng Rei vun empiresche Koeffizienten enthalen, déi den Afloss vun schwéier-ze-Modeller Buermechanismen kombinéieren, wéi Hydraulik, Cutter-Fiels Interaktioun, Bit Design, Bottom-Lach Assemblée Charakteristiken, Bulli Typ, a Lach Botzen. Och wann dës traditionell ROP Modeller allgemeng net gutt funktionnéieren am Verglach mat Felddaten, si bidden e wichtege Schrëtt fir méi nei Modellertechniken. Modern, méi mächteg, Statistik-baséiert Modeller mat verstäerkter Flexibilitéit kënnen d'Genauegkeet vun der ROP-Modelléierung verbesseren. Gandelman (2012) huet eng bedeitend Verbesserung vun der ROP-Modelléierung gemellt andeems se kënschtlech neural Netzwierker benotzen anstatt traditionell ROP Modeller an Uelegbrunnen an de Pre-Salzbassenger Offshore Brasilien. Kënschtlech neural Netzwierker ginn och erfollegräich benotzt fir ROP-Prognose an de Wierker vu Bilgesu et al. (1997), Moran et al. (2010), Esmaeili et al. (2012). Wéi och ëmmer, sou eng Verbesserung vun der ROP Modellerung kënnt op Käschte vun der Interpretabilitéit vum Modell. Dofir sinn traditionell ROP Modeller nach ëmmer relevant a bidden eng effektiv Method fir ze analyséieren wéi e spezifesche Buerparameter den Taux vun der Pénétratioun beaflosst.

ROPPlotter, eng Felddatenvisualiséierung a ROP Modelléierungssoftware entwéckelt a Microsoft Excel VBA (Soares, 2015), gëtt benotzt fir Modellkoeffizienten ze berechnen a Modellleistung ze vergläichen.