Si të dini vlerësimin e modeleve ROP të biteve PDC dhe efektin e forcës së shkëmbit në koeficientët e modelit?

Abstrakt

Kushtet aktuale të çmimeve të ulëta të naftës kanë ripërtërirë theksin në optimizimin e shpimit në mënyrë që të kursehet koha në shpimin e puseve të naftës dhe gazit dhe të zvogëlohen kostot operacionale. Modelimi i shkallës së depërtimit (ROP) është një mjet kyç në optimizimin e parametrave të shpimit, domethënë peshën e bitit dhe shpejtësinë rrotulluese për procese më të shpejta shpimi. Me një vegël të re, vizualizimi tërësisht të automatizuar të të dhënave dhe mjet modelimi ROP të zhvilluar në Excel VBA, ROPPlotter, kjo punë heton performancën e modelit dhe ndikimin e forcës së shkëmbit në koeficientët e modelit të dy modeleve të ndryshme PDC Bit ROP: Hareland dhe Rampersad (1994) dhe Motahhari et al. (2010). Këta të dy bit PDC modelet krahasohen kundrejt një rasti bazë, relacioni i përgjithshëm ROP i zhvilluar nga Bingham (1964) në tre formacione të ndryshme ranore në seksionin vertikal të një pusi horizontal argjilor Bakken. Për herë të parë, është bërë një përpjekje për të izoluar efektin e ndryshimit të forcës së shkëmbit në koeficientët e modelit ROP duke hetuar litologjitë me parametra të ngjashëm shpimi. Gjithashtu, zhvillohet një diskutim gjithëpërfshirës mbi rëndësinë e zgjedhjes së kufijve të duhur të koeficientëve të modelit. Forca e shkëmbit, e llogaritur në modelet e Hareland dhe Motahhari, por jo në atë të Bingham, rezulton në vlera më të larta të koeficientëve të modelit të shumëzuesit konstant për modelet e mëparshme, përveç një rritjeje të termit eksponent RPM për modelin e Motahharit. Modeli i Hareland dhe Rampersad tregohet se performon më së miri nga tre modelet me këtë grup të dhënash të veçantë. Efektiviteti dhe zbatueshmëria e modelimit tradicional të ROP vihet në pikëpyetje, pasi modele të tilla mbështeten në një grup koeficientësh empirikë që përfshijnë efektin e shumë faktorëve të shpimit që nuk merren parasysh në formulimin e modelit dhe janë unikë për një litologji të veçantë.

Hyrje

Bitët PDC (Polycrystalline Diamond Compact) janë tipi dominues i bitit që përdoret sot në shpimin e puseve të naftës dhe gazit. Performanca e bitit zakonisht matet me shkallën e depërtimit (ROP), një tregues se sa shpejt shpohet pusi për sa i përket gjatësisë së vrimës së shpuar për njësi të kohës. Optimizimi i shpimit ka qenë në krye të agjendave të kompanive të energjisë për dekada tani, dhe ai fiton rëndësi të mëtejshme gjatë mjedisit aktual të çmimit të ulët të naftës (Hareland dhe Rampersad, 1994). Hapi i parë në optimizimin e parametrave të shpimit për të prodhuar ROP më të mirë të mundshëm është zhvillimi i një modeli të saktë që lidh matjet e marra në shkallën e shpimit me sipërfaqen.

Disa modele ROP, duke përfshirë modele të zhvilluara posaçërisht për një lloj biti të caktuar, janë botuar në literaturë. Këto modele ROP zakonisht përmbajnë një numër koeficientësh empirikë që varen nga litologjia dhe mund të dëmtojnë të kuptuarit e marrëdhënies midis parametrave të shpimit dhe shkallës së depërtimit. Qëllimi i këtij studimi është të analizojë performancën e modelit dhe mënyrën se si koeficientët e modelit reagojnë ndaj të dhënave në terren me parametra të ndryshëm shpimi, në veçanti forca e shkëmbit, për dybit PDC modele (Hareland dhe Rampersad, 1994, Motahhari et al., 2010). Koeficientët e modelit dhe performanca krahasohen gjithashtu kundrejt një modeli ROP të rastit bazë (Bingham, 1964), një lidhje e thjeshtë që shërbeu si modeli i parë ROP i aplikuar gjerësisht në të gjithë industrinë dhe ende aktualisht në përdorim. Të dhënat e fushës së shpimit në tre formacione ranor me fortësi shkëmbore të ndryshme janë hetuar dhe koeficientët e modelit për këto tre modele llogariten dhe krahasohen me njëri-tjetrin. Është supozuar se koeficientët për modelet e Hareland dhe Motahhari në çdo formacion shkëmbor do të përfshijnë një gamë më të gjerë se koeficientët e modelit të Bingham, pasi forca e ndryshme e shkëmbit nuk llogaritet në mënyrë eksplicite në formulimin e fundit. Performanca e modelit vlerësohet gjithashtu, duke çuar në zgjedhjen e modelit më të mirë ROP për rajonin e argjilës Bakken në Dakotën e Veriut.

Modelet ROP të përfshira në këtë punë përbëhen nga ekuacione jo fleksibël që lidhin disa parametra shpimi me shpejtësinë e shpimit dhe përmbajnë një sërë koeficientësh empirikë të cilët kombinojnë ndikimin e mekanizmave të shpimit të vështirë për t'u modeluar, si hidraulika, ndërveprimi shkëmbor prerës, bit. dizajni, karakteristikat e montimit të vrimës së poshtme, lloji i baltës dhe pastrimi i vrimave. Megjithëse këto modele tradicionale ROP në përgjithësi nuk performojnë mirë kur krahasohen me të dhënat në terren, ato ofrojnë një hap të rëndësishëm drejt teknikave më të reja të modelimit. Modelet moderne, më të fuqishme, të bazuara në statistika me fleksibilitet të shtuar mund të përmirësojnë saktësinë e modelimit ROP. Gandelman (2012) ka raportuar përmirësime të rëndësishme në modelimin ROP duke përdorur rrjete nervore artificiale në vend të modeleve tradicionale ROP në puset e naftës në pellgjet para kripës në det të Brazilit. Rrjetet nervore artificiale përdoren gjithashtu me sukses për parashikimin e ROP në veprat e Bilgesu et al. (1997), Moran et al. (2010) dhe Esmaeili et al. (2012). Megjithatë, një përmirësim i tillë në modelimin ROP vjen në kurriz të interpretueshmërisë së modelit. Prandaj, modelet tradicionale të ROP janë ende relevante dhe ofrojnë një metodë efektive për të analizuar se si një parametër specifik i shpimit ndikon në shkallën e depërtimit.

ROPPlotter, një softuer vizualizimi i të dhënave në terren dhe modelimi ROP i zhvilluar në Microsoft Excel VBA (Soares, 2015), përdoret në llogaritjen e koeficientëve të modelit dhe krahasimin e performancës së modelit.