Hvernig á að vita mat á PDC bita ROP líkönum og áhrif bergstyrks á líkanstuðla?

Ágrip

Núverandi lágt olíuverð hefur endurnýjað áhersluna á hagræðingu borunar til að spara tíma við borun olíu- og gaslinda og draga úr rekstrarkostnaði. Hraði skarpskyggni (ROP) líkan er lykiltæki til að fínstilla borfæribreytur, nefnilega bitaþyngd og snúningshraða fyrir hraðari borunarferli. Með nýju, algeru sjálfvirku gagnasjónunar- og ROP líkanatóli þróað í Excel VBA, ROPPlotter, rannsakar þetta verk líkanaframmistöðu og áhrif bergstyrks á líkanstuðla tveggja mismunandi PDC Bit ROP líkana: Hareland og Rampersad (1994) og Motahhari o.fl. (2010). Þessir tveir PDC biti líkön eru borin saman við grunntilvik, almennt ROP samband þróað af Bingham (1964) í þremur mismunandi sandsteinsmyndunum í lóðréttum hluta Bakken leirsteins lárétts brunns. Í fyrsta sinn hefur verið reynt að einangra áhrif mismunandi styrkleika bergs á ROP líkanstuðla með því að rannsaka lithologies með annars svipuðum borbreytum. Auk þess er farið í yfirgripsmikla umræðu um mikilvægi þess að velja viðeigandi mörk líkanstuðla. Bergstyrkur, sem reiknaður er með í líkönum Hareland og Motahhari en ekki í Bingham, leiðir til hærri gilda stöðugra margföldunarlíkansstuðla fyrir fyrrnefndu líkanið, auk aukins RPM tíma veldisvísis fyrir líkan Motahhari. Sýnt er fram á að líkan Hareland og Rampersad skilar bestum árangri af þessum þremur gerðum með þessu tiltekna gagnasafni. Skilvirkni og notagildi hefðbundinna ROP líkana er dregin í efa, þar sem slík líkön byggjast á safni reynslustuðla sem fela í sér áhrif margra borunarþátta sem ekki er gert grein fyrir í mótun líkansins og eru einstök fyrir tiltekna steinfræði.

Inngangur

PDC (Polycrystalline Diamond Compact) bitar eru ríkjandi bitategund sem notuð er við borun olíu- og gaslinda í dag. Afköst bita eru venjulega mæld með skarpskyggni (ROP), sem gefur til kynna hversu hratt holan er boruð miðað við lengd holu sem boruð er á tímaeiningu. Hagræðing borunar hefur verið í fararbroddi orkufyrirtækja í áratugi og fær enn frekar mikilvægi í núverandi lágu olíuverðsumhverfi (Hareland og Rampersad, 1994). Fyrsta skrefið í að hámarka borunarfæribreytur til að framleiða besta mögulega ROP er þróun á nákvæmu líkani sem tengir mælingar fengnar á yfirborði við borhraða.

Nokkur ROP líkön, þar á meðal líkön þróuð sérstaklega fyrir ákveðna bitagerð, hafa verið birt í bókmenntum. Þessi ROP líkön innihalda venjulega fjölda reynslustuðla sem eru háðir lithfræði og geta skert skilning á sambandi milli borbreyta og skarpskyggni. Tilgangur þessarar rannsóknar er að greina frammistöðu líkans og hvernig líkanstuðlar bregðast við vettvangsgögnum með mismunandi borbreytum, einkum bergstyrk, fyrir tvoPDC biti módel (Hareland og Rampersad, 1994, Motahhari o.fl., 2010). Líkanstuðlar og frammistaða eru einnig borin saman við grunntilvik ROP líkan (Bingham, 1964), einfalt samband sem þjónaði sem fyrsta ROP líkanið sem notað var víða um iðnaðinn og er enn í notkun. Borsviðsgögn í þremur sandsteinsmyndunum með mismunandi styrkleika bergs eru rannsökuð og líkanstuðlar fyrir þessi þrjú líkön reiknaðir og bornir saman. Gert er ráð fyrir að stuðlar fyrir líkön Hareland og Motahhari í hverri bergmyndun muni spanna stærra svið en Binghams líkanstuðlar, þar sem ekki er tekið skýrt tillit til mismunandi styrkleika bergsins í síðarnefndu samsetningunni. Einnig er frammistaða líkansins metin, sem leiðir til valsins á besta ROP líkaninu fyrir Bakken leirsteinssvæðið í Norður-Dakóta.

ROP-líkönin sem tekin eru fyrir í þessari vinnu samanstanda af ósveigjanlegum jöfnum sem tengja nokkrar borfæribreytur við borhraða og innihalda safn reynslustuðla sem sameina áhrif borunaraðferða sem erfitt er að gera líkön við, svo sem vökva, víxlverkunar og bergs, bita. hönnun, eiginleika botnholusamsetningar, leðjugerð og holuhreinsun. Þrátt fyrir að þessi hefðbundnu ROP líkön standi sig almennt ekki vel í samanburði við vettvangsgögn, þá eru þau mikilvægur fótur fyrir nýrri líkanatækni. Nútíma, öflugri, tölfræðitengd líkön með auknum sveigjanleika geta bætt nákvæmni ROP líkanagerðar. Gandelman (2012) hefur greint frá umtalsverðri aukningu í ROP-líkönum með því að nota gervi taugakerfi í stað hefðbundinna ROP-líkana í olíulindum í forsaltsskálunum undan strönd Brasilíu. Gervi taugakerfi eru einnig notuð með góðum árangri fyrir ROP spá í verkum Bilgesu o.fl. (1997), Moran o.fl. (2010) og Esmaeili o.fl. (2012). Hins vegar koma slíkar umbætur í ROP líkangerð á kostnað túlkunar líkansins. Þess vegna eru hefðbundin ROP líkön enn viðeigandi og veita skilvirka aðferð til að greina hvernig tiltekin borbreyta hefur áhrif á skarpskyggni.

ROPPlotter, vettvangsgagnasjónunar- og ROP líkanahugbúnaður þróaður í Microsoft Excel VBA (Soares, 2015), er notaður til að reikna líkanstuðla og bera saman frammistöðu líkans.