PDC bitli ROP modellarini baholash va tog' jinslarining mustahkamligi model koeffitsientlariga ta'sirini qanday bilish mumkin?

Abstrakt

Hozirgi past neft narxi sharoitlari neft va gaz quduqlarini burg'ilash vaqtini tejash va ekspluatatsiya xarajatlarini kamaytirish uchun burg'ulashni optimallashtirishga e'tiborni yangiladi. Penetratsiya tezligini (ROP) modellashtirish burg'ulash parametrlarini, ya'ni tez burg'ulash jarayonlari uchun bit og'irligi va aylanish tezligini optimallashtirishda asosiy vositadir. Excel VBA, ROPPlotter-da ishlab chiqilgan yangi, to'liq avtomatlashtirilgan ma'lumotlarni vizualizatsiya qilish va ROP modellashtirish vositasi bilan ushbu ish modelning ishlashi va ikki xil PDC Bit ROP modellarining model koeffitsientlariga tosh kuchining ta'sirini o'rganadi: Hareland va Rampersad (1994) va Motahhari va boshqalar. (2010). Bu ikki PDC bit modellar Bingham (1964) tomonidan Bakken slanets gorizontal qudug'ining vertikal qismidagi uch xil qumtosh hosilalarida ishlab chiqilgan asosiy holat, umumiy ROP munosabati bilan taqqoslanadi. Birinchi marta burg'ulash parametrlari o'xshash bo'lgan litologiyalarni o'rganish orqali ROP modeli koeffitsientlariga o'zgaruvchan tog' jinslarining mustahkamligi ta'sirini ajratishga harakat qilindi. Bundan tashqari, tegishli model koeffitsientlari chegaralarini tanlashning ahamiyati haqida keng qamrovli muhokama o'tkaziladi. Hareland va Motahhari modellarida hisobga olingan, lekin Bingham modellarida hisobga olinmagan tosh kuchi Motahhari modeli uchun ortib borayotgan RPM atama ko'rsatkichiga qo'shimcha ravishda, avvalgi modellar uchun doimiy multiplikatorli model koeffitsientlarining yuqori qiymatlariga olib keladi. Hareland va Rampersad modeli ushbu ma'lumotlar to'plamiga ega uchta modeldan eng yaxshi ishlashi ko'rsatilgan. An'anaviy ROP modellashtirishning samaradorligi va qo'llanilishi so'roq ostida qolmoqda, chunki bunday modellar modelni shakllantirishda hisobga olinmagan ko'plab burg'ulash omillarining ta'sirini o'z ichiga olgan va ma'lum bir litologiyaga xos bo'lgan empirik koeffitsientlar to'plamiga tayanadi.

Kirish

PDC (Polycrystalline Diamond Compact) bitlari bugungi kunda neft va gaz quduqlarini burg'ilashda qo'llaniladigan dominant bit turidir. Bitning ishlashi odatda penetratsiya tezligi (ROP) bilan o'lchanadi, bu quduqning qanchalik tez burg'ilanganligini ko'rsatadigan vaqt birligida burg'ulash uzunligi bo'yicha. Burg'ulashni optimallashtirish o'nlab yillar davomida energiya kompaniyalari kun tartibida birinchi o'rinda turadi va hozirgi past neft narxlari sharoitida u yanada muhim ahamiyat kasb etadi (Hareland va Rampersad, 1994). Mumkin bo'lgan eng yaxshi ROPni ishlab chiqarish uchun burg'ulash parametrlarini optimallashtirishning birinchi bosqichi sirtda olingan o'lchovlarni burg'ulash tezligiga bog'lovchi aniq modelni ishlab chiqishdir.

Adabiyotda bir nechta ROP modellari, jumladan, ma'lum bir bit turi uchun maxsus ishlab chiqilgan modellar nashr etilgan. Ushbu ROP modellari odatda litologiyaga bog'liq bo'lgan bir qator empirik koeffitsientlarni o'z ichiga oladi va burg'ulash parametrlari va penetratsiya tezligi o'rtasidagi munosabatlarni tushunishga putur etkazishi mumkin. Ushbu tadqiqotning maqsadi modelning ishlashi va model koeffitsientlari turli xil burg'ulash parametrlari bilan dala ma'lumotlariga qanday javob berishini tahlil qilishdir, xususan, tosh kuchiPDC bit modellar (Hareland va Rampersad, 1994, Motahhari va boshqalar, 2010). Model koeffitsientlari va unumdorliklari, shuningdek, asosiy ROP modeli (Bingham, 1964) bilan taqqoslanadi, bu soddalashtirilgan munosabatlar sanoatda keng qo'llaniladigan va hozirda ham qo'llaniladigan birinchi ROP modeli bo'lib xizmat qildi. Togʻ jinslarining mustahkamligi har xil boʻlgan uchta qumtosh qatlamlarida burgʻulash dalasining maʼlumotlari oʻrganiladi va bu uch model uchun model koeffitsientlari hisoblab chiqiladi va bir-biri bilan solishtiriladi. Har bir jinsdagi Hareland va Motahhari modellari uchun koeffitsientlar Bingham modeli koeffitsientlariga qaraganda kengroq diapazonni qamrab oladi, chunki oxirgi formulada tog' jinslarining o'zgaruvchanligi aniq hisobga olinmaydi. Modelning ishlashi ham baholanadi, bu Shimoliy Dakotadagi Bakken slanets mintaqasi uchun eng yaxshi ROP modelini tanlashga olib keladi.

Ushbu ishga kiritilgan ROP modellari bir nechta burg'ulash parametrlarini burg'ulash tezligiga bog'laydigan moslashuvchan tenglamalardan iborat va gidravlika, kesuvchi-tosh o'zaro ta'siri, bit kabi modellashtirish qiyin bo'lgan burg'ulash mexanizmlarining ta'sirini birlashtirgan empirik koeffitsientlar to'plamini o'z ichiga oladi. dizayn, pastki teshiklarni yig'ish xususiyatlari, loy turi va teshiklarni tozalash. Ushbu an'anaviy ROP modellari odatda dala ma'lumotlari bilan solishtirganda yaxshi ishlamasa ham, ular yangi modellashtirish usullariga muhim qadam bo'lib xizmat qiladi. Moslashuvchanligi oshirilgan zamonaviy, kuchliroq, statistikaga asoslangan modellar ROP modellashtirishning aniqligini oshirishi mumkin. Gandelman (2012) Braziliya dengizidagi tuzdan oldingi havzalardagi neft quduqlarida an'anaviy ROP modellari o'rniga sun'iy neyron tarmoqlarni qo'llash orqali ROP modellashtirishda sezilarli yaxshilanishlar haqida xabar berdi. Sun'iy neyron tarmoqlar Bilgesu va boshqalarning ishlarida ROPni bashorat qilish uchun ham muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda. (1997), Moran va boshqalar. (2010) va Esmaeili va boshqalar. (2012). Biroq, ROP modellashtirishning bunday takomillashuvi modelni talqin qilish hisobiga amalga oshiriladi. Shu sababli, an'anaviy ROP modellari hali ham dolzarb bo'lib, ma'lum bir burg'ulash parametrining penetratsiya tezligiga qanday ta'sir qilishini tahlil qilishning samarali usulini taqdim etadi.

Microsoft Excel VBA (Soares, 2015) da ishlab chiqilgan ROPPlotter, dala ma'lumotlarini vizualizatsiya qilish va ROP modellashtirish dasturi, model koeffitsientlarini hisoblash va model ishlashini taqqoslashda qo'llaniladi.