Bagaimana untuk mengetahui penilaian model ROP bit PDC dan kesan kekuatan batuan ke atas pekali model?

Abstrak

Keadaan harga minyak yang rendah semasa telah memperbaharui penekanan pada pengoptimuman penggerudian untuk menjimatkan masa penggerudian telaga minyak dan gas serta mengurangkan kos operasi. Pemodelan kadar penembusan (ROP) adalah alat utama dalam mengoptimumkan parameter penggerudian, iaitu berat bit dan kelajuan putaran untuk proses penggerudian yang lebih pantas. Dengan novel, visualisasi data semua automatik dan alat pemodelan ROP yang dibangunkan dalam Excel VBA, ROPPlotter, kerja ini menyiasat prestasi model dan kesan kekuatan batuan pada pekali model dua model ROP PDC Bit yang berbeza: Hareland dan Rampersad (1994) dan Motahhari et al. (2010). dua ini sedikit PDC model dibandingkan dengan kes asas, perhubungan umum ROP yang dibangunkan oleh Bingham (1964) dalam tiga formasi batu pasir yang berbeza dalam bahagian menegak telaga mendatar syal Bakken. Buat pertama kalinya, percubaan telah dibuat untuk mengasingkan kesan kekuatan batuan yang berbeza-beza pada pekali model ROP dengan menyiasat litologi dengan parameter penggerudian yang serupa. Selain itu, perbincangan menyeluruh tentang kepentingan memilih sempadan pekali model yang sesuai dijalankan. Kekuatan batuan, diambil kira dalam model Hareland dan Motahhari tetapi tidak dalam model Bingham, menghasilkan nilai yang lebih tinggi bagi pekali model pengganda malar untuk model terdahulu, sebagai tambahan kepada eksponen jangka RPM yang meningkat untuk model Motahhari. Model Hareland dan Rampersad ditunjukkan untuk menunjukkan prestasi terbaik daripada tiga model dengan set data khusus ini. Keberkesanan dan kebolehgunaan pemodelan ROP tradisional dipersoalkan, kerana model sedemikian bergantung pada set pekali empirikal yang menggabungkan kesan banyak faktor penggerudian yang tidak diambil kira dalam perumusan model dan unik kepada litologi tertentu.

pengenalan

Bit PDC (Polycrystalline Diamond Compact) adalah jenis bit dominan yang digunakan dalam penggerudian telaga minyak dan gas hari ini. Prestasi bit biasanya diukur dengan kadar penembusan (ROP), petunjuk seberapa cepat telaga digerudi dari segi panjang lubang yang digerudi setiap unit masa. Pengoptimuman penggerudian telah berada di barisan hadapan dalam agenda syarikat tenaga selama beberapa dekad sekarang, dan ia semakin penting semasa persekitaran harga minyak yang rendah semasa (Hareland dan Rampersad, 1994). Langkah pertama dalam mengoptimumkan parameter penggerudian untuk menghasilkan ROP yang terbaik adalah pembangunan model yang tepat yang mengaitkan ukuran yang diperoleh di permukaan dengan kadar penggerudian.

Beberapa model ROP, termasuk model yang dibangunkan khusus untuk jenis bit tertentu, telah diterbitkan dalam literatur. Model ROP ini biasanya mengandungi beberapa pekali empirikal yang bergantung kepada litologi dan mungkin menjejaskan pemahaman tentang hubungan antara parameter penggerudian dan kadar penembusan. Tujuan kajian ini adalah untuk menganalisis prestasi model dan bagaimana pekali model bertindak balas terhadap data lapangan dengan parameter penggerudian yang berbeza-beza, khususnya kekuatan batuan, untuk duasedikit PDC model (Hareland dan Rampersad, 1994, Motahhari et al., 2010). Pekali dan prestasi model juga dibandingkan dengan model ROP kes asas (Bingham, 1964), hubungan ringkas yang berfungsi sebagai model ROP pertama yang digunakan secara meluas di seluruh industri dan masih digunakan pada masa ini. Data medan penggerudian dalam tiga formasi batu pasir dengan kekuatan batuan yang berbeza-beza disiasat, dan pekali model untuk ketiga-tiga model ini dikira dan dibandingkan antara satu sama lain. Ia diandaikan bahawa pekali untuk model Hareland dan Motahhari dalam setiap pembentukan batuan akan menjangkau julat yang lebih luas daripada pekali model Bingham, kerana kekuatan batuan yang berbeza-beza tidak diambil kira secara eksplisit dalam rumusan yang terakhir. Prestasi model juga dinilai, membawa kepada pilihan model ROP terbaik untuk wilayah syal Bakken di North Dakota.

Model ROP yang termasuk dalam kerja ini terdiri daripada persamaan tidak fleksibel yang mengaitkan beberapa parameter penggerudian dengan kadar penggerudian dan mengandungi satu set pekali empirikal yang menggabungkan pengaruh mekanisme penggerudian yang sukar untuk model, seperti hidraulik, interaksi pemotong-batu, bit. reka bentuk, ciri pemasangan lubang bawah, jenis lumpur, dan pembersihan lubang. Walaupun model ROP tradisional ini secara amnya tidak menunjukkan prestasi yang baik jika dibandingkan dengan data lapangan, ia menyediakan batu loncatan penting kepada teknik pemodelan yang lebih baharu. Model moden, lebih berkuasa, berasaskan statistik dengan peningkatan fleksibiliti boleh meningkatkan ketepatan pemodelan ROP. Gandelman (2012) telah melaporkan peningkatan ketara dalam pemodelan ROP dengan menggunakan rangkaian saraf tiruan dan bukannya model ROP tradisional dalam telaga minyak di lembangan pra-garam di luar pesisir Brazil. Rangkaian saraf tiruan juga berjaya digunakan untuk ramalan ROP dalam karya Bilgesu et al. (1997), Moran et al. (2010) dan Esmaeili et al. (2012). Walau bagaimanapun, peningkatan sedemikian dalam pemodelan ROP datang dengan mengorbankan kebolehtafsiran model. Oleh itu, model ROP tradisional masih relevan dan menyediakan kaedah yang berkesan untuk menganalisis bagaimana parameter penggerudian tertentu mempengaruhi kadar penembusan.

ROPPlotter, visualisasi data medan dan perisian pemodelan ROP yang dibangunkan dalam Microsoft Excel VBA (Soares, 2015), digunakan dalam mengira pekali model dan membandingkan prestasi model.