Cumu cunnosce a valutazione di i mudelli PDC bit ROP è l'effettu di a forza di a roccia nantu à i coefficienti di u mudellu?

Astrattu

E cundizioni attuali di u prezzu di u petroliu bassu anu rinnuvatu l'enfasi nantu à l'ottimisazione di a perforazione per risparmià u tempu di perforazione di pozzi di petroliu è di gasu è riduce i costi operativi. U mudellu di a rata di penetrazione (ROP) hè un strumentu chjave per ottimisà i paràmetri di perforazione, vale à dì u pesu di bit è a velocità di rotazione per prucessi di perforazione più veloci. Cù una nova visualizazione di dati automatizata è strumentu di modellazione ROP sviluppata in Excel VBA, ROPPlotter, stu travagliu investiga u rendiment di u mudellu è l'impattu di a forza di roccia nantu à i coefficienti di mudelli di dui mudelli PDC Bit ROP differenti: Hareland and Rampersad (1994) è Motahhari. et al. (2010). Questi dui PDC bit mudelli sò paragunati contru à un casu basi, rapportu ROP generale sviluppatu da Bingham (1964) in trè furmazioni arenaria differente in a seccione verticale di un pozzu horizontale Bakken shale. Per a prima volta, hè statu fattu un tentativu di isolà l'effettu di a variazione di a forza di a roccia nantu à i coefficienti di u mudellu ROP, indagando lithologies cù parametri di perforazione altrimenti simili. Inoltre, una discussione cumpleta nantu à l'impurtanza di selezziunà i limiti di coefficienti di mudelli adattati hè realizatu. A forza di a roccia, cuntatu in i mudelli di Hareland è Motahhari, ma micca in quelli di Bingham, risultati in valori più alti di coefficienti di mudelli multiplicatori custanti per l'antichi mudelli, in più di un espunente di termine RPM aumentatu per u mudellu di Motahhari. U mudellu di Hareland è Rampersad hè dimustratu per fà u megliu di i trè mudelli cù questu dataset particulari. L'efficacezza è l'applicabilità di u mudellu ROP tradiziunale sò messi in dubbitu, postu chì tali mudelli si basanu in un inseme di coefficienti empirichi chì incorporanu l'effettu di parechji fatturi di perforazione chì ùn sò micca contabilizzati in a formulazione di u mudellu è sò unichi per una litologia particulari.

Introduzione

I bit PDC (Polycrystalline Diamond Compact) sò u tipu di bit dominante utilizatu in a perforazione di pozzi di petroliu è di gasu oghje. A prestazione di u bit hè tipicamente misurata da a rata di penetrazione (ROP), un'indicazione di quantu veloce u pozzu hè perforatu in quantu à a durata di u foru perforatu per unità di tempu. L'ottimisazione di a perforazione hè stata in prima linea di l'agenda di e cumpagnie energetiche dapoi decennii, è guadagna più impurtanza durante l'attuale ambiente di prezzu di petroliu (Hareland è Rampersad, 1994). U primu passu in l'ottimisazione di i paràmetri di perforazione per pruduce u ROP megliu pussibule hè u sviluppu di un mudellu precisu chì rilancià e misure ottenute à a superficia à a velocità di perforazione.

Diversi mudelli ROP, cumprese mudelli sviluppati specificamente per un certu tipu di bit, sò stati publicati in a literatura. Questi mudelli ROP tipicamente cuntenenu una quantità di coefficienti empirichi chì sò dipendente da a litologia è ponu impediscenu a comprensione di a relazione trà i paràmetri di perforazione è a rata di penetrazione. U scopu di stu studiu hè di analizà a prestazione di u mudellu è cumu i coefficienti di u mudellu rispundenu à e dati di u campu cù diversi parametri di perforazione, in particulare a forza di roccia, per dui.PDC bit mudelli (Hareland è Rampersad, 1994, Motahhari et al., 2010). I coefficienti di u mudellu è u rendiment sò ancu paragunati cù un mudellu ROP di casu di basa (Bingham, 1964), una relazione simplista chì hà servitu cum'è u primu mudellu ROP largamente applicatu in tutta l'industria è chì hè sempre in usu. I dati di u campu di perforazione in trè formazioni di arenaria cù forze di roccia variate sò investigati, è i coefficienti di mudelli per questi trè mudelli sò calculati è paragunati l'un à l'altru. Hè postulatu chì i coefficienti per i mudelli di Hareland è Motahhari in ogni furmazione di roccia abbraccianu una gamma più larga di i coefficienti di u mudellu di Bingham, postu chì a variazione di a forza di roccia ùn hè micca spiegata esplicitamente in l'ultima formulazione. U rendimentu di u mudellu hè ancu evaluatu, purtendu à a scelta di u megliu mudellu ROP per a regione di shale di Bakken in North Dakota.

I mudelli ROP inclusi in questu travagliu sò custituiti da equazioni inflexibili chì mette in relazione uni pochi di parametri di perforazione à a velocità di perforazione è cuntenenu un inseme di coefficienti empirici chì combinanu l'influenza di i meccanismi di perforazione difficili da modellar, cum'è l'idraulica, l'interazione cutter-rock, bit. cuncepimentu, caratteristiche di l'assemblea di u fondu, u tipu di fangu, è a pulizia di i buchi. Ancu s'è questi mudelli ROP tradiziunali in generale ùn funzionanu micca bè quandu paragunati cù e dati di u campu, furniscenu un passu impurtante per e tecniche di modellazione più recenti. Modelli muderni, più putenti, basati in statistiche cù una flessibilità aumentata ponu migliurà l'accuratezza di u mudellu ROP. Gandelman (2012) hà riportatu un miglioramentu significativu in a modellazione ROP cù l'impiegu di rete neurali artificiali invece di mudelli ROP tradiziunali in i pozzi di petroliu in i bacini di pre-sale offshore in Brasile. E rete neurali artificiali sò ancu utilizzate cù successu per a prediczione ROP in i travaglii di Bilgesu et al. (1997), Moran et al. (2010) è Esmaiili et al. (2012). Tuttavia, una tale migliione in u mudellu ROP vene à a spesa di l'interpretabilità di u mudellu. Dunque, i mudelli ROP tradiziunali sò sempre pertinenti è furnisce un metudu efficace per analizà cumu un paràmetru di perforazione specificu affetta a rata di penetrazione.

ROPPlotter, un software di visualizazione di dati di campu è di modellazione ROP sviluppatu in Microsoft Excel VBA (Soares, 2015), hè impiegatu per calculà i coefficienti di mudelli è paragunà u rendiment di u mudellu.