Si të dimë vlerësimin e modeleve PDC bit ROP 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 me qëllim kursimin e kohës në shpimin e puseve të naftës dhe gazit dhe uljen e kostove operative. Modelimi i shkallës së depërtimit (ROP) është një mjet kyç në optimizimin e parametrave të shpimit, përkatësisht peshës së bitit dhe shpejtësisë rrotulluese për procese më të shpejta shpimi. Me një mjet të ri, tërësisht të automatizuar të vizualizimit të të dhënave dhe modelimit ROP të zhvilluar në Excel VBA, ROPPlotter, ky punim 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). Këto dy Bit PDC Modelet krahasohen me një rast bazë, një marrëdhënie të përgjithshme ROP të 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 rezistencës së shkëmbit në koeficientët e modelit ROP duke hetuar litologjitë me parametra shpimi ndryshe të ngjashëm. Përveç kësaj, është zhvilluar një diskutim gjithëpërfshirës mbi rëndësinë e zgjedhjes së kufijve të përshtatshëm të koeficientëve të modelit. Rezistenca e shkëmbit, e marrë parasysh në modelet e Hareland dhe Motahhari, por jo në ato të Bingham, rezulton në vlera më të larta të koeficientëve të modelit shumëzues konstant për modelet e mëparshme, përveç një eksponenti të rritur të termit RPM për modelin e Motahhari. Modeli i Hareland dhe Rampersad tregohet se performon më mirë nga të tre modelet me këtë grup të dhënash të veçantë. Efektiviteti dhe zbatueshmëria e modelimit tradicional 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

Kokat PDC (Polycrystalline Diamond Compact) janë lloji dominues i kokave të përdorura në shpimin e puseve të naftës dhe gazit sot. Performanca e kokave zakonisht matet nga shkalla e depërtimit (ROP), një tregues se sa shpejt shpohet pusi në terma të gjatësisë së vrimës së shpuar për njësi të kohës. Optimizimi i shpimit ka qenë në ballë të axhendave të kompanive të energjisë për dekada të tëra dhe fiton rëndësi të mëtejshme gjatë mjedisit aktual të çmimeve të ulëta 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 sipërfaqe me shkallën e shpimit.

Disa modele ROP, duke përfshirë modelet e zhvilluara posaçërisht për një lloj të caktuar biti, janë botuar në literaturë. Këto modele ROP zakonisht përmbajnë një numër koeficientësh empirikë që varen nga litologjia dhe mund të pengojnë kuptimin e marrëdhënies midis parametrave të shpimit dhe shkallës së depërtimit. Qëllimi i këtij studimi është të analizojë performancën e modelit dhe se si koeficientët e modelit i përgjigjen të dhënave në terren me parametra të ndryshëm të shpimit, në veçanti forcën e shkëmbit, për dyBit PDC modele (Hareland dhe Rampersad, 1994, Motahhari et al., 2010). Koeficientët dhe performanca e modelit krahasohen gjithashtu me një model bazë ROP (Bingham, 1964), një marrëdhënie e thjeshtë që shërbeu si modeli i parë ROP i aplikuar gjerësisht në të gjithë industrinë dhe që është ende në përdorim aktualisht. Të dhënat e fushës së shpimit në tre formacione shkëmbinjsh ranorë me fortësi të ndryshme shkëmbinjsh hetohen, dhe koeficientët e modelit për këto tre modele llogariten dhe krahasohen me njëri-tjetrin. Supozohet se koeficientët për modelet e Hareland dhe Motahhari në secilin formacion shkëmbor do të përfshijnë një gamë më të gjerë sesa koeficientët e modelit të Bingham, pasi fortësia e ndryshme e shkëmbit nuk merret parasysh në mënyrë të qartë 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 punim përbëhen nga ekuacione të pandryshueshme që lidhin disa parametra shpimi me shpejtësinë e shpimit dhe përmbajnë një sërë koeficientësh empirikë që kombinojnë ndikimin e mekanizmave të shpimit të vështirë për t'u modeluar, siç janë hidraulika, bashkëveprimi prerës-shkëmb, dizajni i copës, karakteristikat e montimit të vrimës në fund, lloji i baltës dhe pastrimi i vrimës. Edhe pse këto modele tradicionale ROP në përgjithësi nuk performojnë mirë kur krahasohen me të dhënat në terren, ato ofrojnë një trampolinë të rëndësishme për teknikat 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 përmirësim të ndjeshëm 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 hapur të Brazilit. Rrjetet nervore artificiale përdoren gjithashtu me sukses për parashikimin e ROP në punimet 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 ROP janë ende të rëndësishme dhe ofrojnë një metodë efektive për të analizuar se si një parametër specifik i shpimit ndikon në shkallën e depërtimit.

ROPPlotter, një program për vizualizimin e të dhënave në terren dhe modelimin e ROP i zhvilluar në Microsoft Excel VBA (Soares, 2015), përdoret në llogaritjen e koeficientëve të modelit dhe krahasimin e performancës së modelit.