Wéi kann een d'Evaluatioun vu PDC-Bit-ROP-Modeller an den Afloss vun der Gestengsstäerkt op d'Modellkoeffizienten kennen?

Abstrakt

Déi aktuell niddreg Uelegpräisser hunn de Schwéierpunkt op d'Optimiséierung vu Buerungen erneiert, fir Zäit beim Buere vun Ueleg- a Gasquellen ze spueren an d'Betribskäschten ze reduzéieren. D'Modelléierung vun der Penetratiounsquote (ROP) ass e Schlësselinstrument fir d'Optimiséierung vu Buerparameteren, nämlech d'Gewiicht vun de Buerbitten an d'Rotatiounsgeschwindegkeet fir méi séier Buerprozesser. Mat engem neien, voll automatiséierten Datenvisualiséierungs- an ROP-Modelléierungsinstrument, ROPPlotter, dat an Excel VBA entwéckelt gouf, ënnersicht dës Aarbecht d'Modellperformance an den Impakt vun der Gestengsstäerkt op d'Modellkoeffizienten vun zwou verschiddene PDC Bit ROP Modeller: Hareland a Rampersad (1994) a Motahhari et al. (2010). Dës zwou... PDC-Bit D'Modeller ginn mat engem Basisfall verglach, enger allgemenger ROP-Relatioun, déi vum Bingham (1964) an dräi verschiddene Sandsteenformatiounen am vertikale Schnëtt vun engem horizontalen Bakken-Schieferbuer entwéckelt gouf. Fir d'éischt Kéier gouf e Versuch gemaach, den Effekt vun der variéierender Gestengsstäerkt op d'ROP-Modellkoeffizienten ze isoléieren, andeems Lithologien mat soss ähnleche Buerparameter ënnersicht goufen. Zousätzlech gëtt eng ëmfaassend Diskussioun iwwer d'Wichtegkeet vun der Auswiel vun de passenden Modellkoeffizientgrenzen duerchgefouert. D'Gestengsstäerkt, déi an de Modeller vum Hareland a Motahhari berücksichtegt gëtt, awer net an deem vum Bingham, resultéiert a méi héije Wäerter vu konstante Multiplikatormodellkoeffizienten fir déi éischt Modeller, zousätzlech zu engem erhéichte RPM-Termexponent fir de Modell vum Motahhari. De Modell vum Hareland a Rampersad weist sech als am beschte vun den dräi Modeller mat dësem spezifesche Datesaz. D'Effektivitéit an d'Uwendbarkeet vun der traditioneller ROP-Modelléierung ginn a Fro gestallt, well sou Modeller op engem Set vun empiresche Koeffizienten baséieren, déi den Effekt vu ville Buerfaktoren integréieren, déi net an der Formuléierung vum Modell berücksichtegt sinn a fir eng spezifesch Lithologie eenzegaarteg sinn.

Aféierung

PDC (Polycrystalline Diamond Compact) Buerbueren sinn déi dominant Buerart, déi haut fir d'Buerung vun Ueleg- a Gasquellen benotzt gëtt. D'Leeschtung vun de Buerbueren gëtt typescherweis un der Penetratiounsquote (ROP) gemooss, eng Indikatioun dofir, wéi séier de Buer a punkto Lachlängt pro Zäiteenheet gebuert gëtt. D'Bueroptimiséierung steet zënter Joerzéngten un der Spëtzt vun den Energiefirmen, a si kritt weider Bedeitung wärend dem aktuellen niddrege Uelegpräisëmfeld (Hareland a Rampersad, 1994). Den éischte Schrëtt bei der Optimiséierung vu Buerparameter fir de beschtméigleche ROP ze produzéieren ass d'Entwécklung vun engem präzise Modell, deen d'Miessungen, déi un der Uewerfläch gemaach ginn, mat der Buerquote a Verbindung bréngt.

Verschidde ROP-Modeller, dorënner Modeller, déi speziell fir e bestëmmte Buertyp entwéckelt goufen, goufen an der Literatur publizéiert. Dës ROP-Modeller enthalen typescherweis eng Rei vun empiresche Koeffizienten, déi lithologieofhängeg sinn a kënnen d'Verständnis vun der Bezéiung tëscht Buerparameteren an der Penetratiounsquote behënneren. Den Zweck vun dëser Studie ass et, d'Modellperformance an d'Reaktioun vu Modellkoeffizienten op Felddaten mat variéierende Buerparameteren, besonnesch Gestengsstäerkt, fir zwou...PDC-Bit Modeller (Hareland a Rampersad, 1994, Motahhari et al., 2010). Modellkoeffizienten a Leeschtung ginn och mat engem Basis-ROP-Modell (Bingham, 1964) verglach, eng vereinfacht Relatioun, déi als éischt ROP-Modell gedéngt huet, dat wäit an der Industrie agesat gouf a bis elo nach ëmmer am Gebrauch ass. Buerfelddaten an dräi Sandsteenformatioune mat ënnerschiddleche Gestengsstäerkten ginn ënnersicht, an d'Modellkoeffizienten fir dës dräi Modeller ginn berechent a mateneen verglach. Et gëtt postuléiert, datt d'Koeffizienten fir d'Modeller vum Hareland a vum Motahhari an all Gestengsformatioun e méi breede Beräich wéi d'Modellkoeffizienten vum Bingham ofdecken, well déi ënnerschiddlech Gestengsstäerkten an der leschter Formuléierung net explizit berécksiichtegt ginn. D'Modellleistung gëtt och evaluéiert, wat zu der Wiel vum beschte ROP-Modell fir d'Bakken-Schieferregioun an North Dakota féiert.

D'ROP-Modeller, déi an dëser Aarbecht abegraff sinn, bestinn aus inflexiblen Equatiounen, déi e puer Buerparameter mat der Buergeschwindegkeet a Verbindung bréngen an eng Rei vun empiresche Koeffizienten enthalen, déi den Afloss vu schwéier ze modelléierende Buermechanismen kombinéieren, wéi Hydraulik, Cutter-Fiels-Interaktioun, Bitdesign, Charakteristike vun der Buedembuermontage, Schlammaart a Lachreinigung. Och wann dës traditionell ROP-Modeller am Allgemengen net gutt am Verglach mat Felddaten oflafen, bidden se e wichtege Sprongbréit zu méi neie Modelléierungstechniken. Modern, méi staark, statistikbaséiert Modeller mat erhéichter Flexibilitéit kënnen d'Genauegkeet vun der ROP-Modelléierung verbesseren. Gandelman (2012) huet eng bedeitend Verbesserung vun der ROP-Modelléierung gemellt andeems künstlech neuronal Netzwierker amplaz vun traditionelle ROP-Modeller an Uelegquellen an de Pre-Salzbecken virun der Küst vu Brasilien agesat ginn. Künstlech neuronal Netzwierker ginn och erfollegräich fir ROP-Prognose an de Wierker vum Bilgesu et al. (1997), Moran et al. (2010) an Esmaeili et al. (2012) benotzt. Wéi och ëmmer, sou eng Verbesserung vun der ROP-Modelléierung geet 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 d'Penetratiounsquote beaflosst.

ROPPlotter, eng Software fir Felddatenvisualiséierung a ROP-Modelléierung, déi am Microsoft Excel VBA entwéckelt gouf (Soares, 2015), gëtt fir d'Berechnung vu Modellkoeffizienten a Vergläich vun der Modellleistung benotzt.