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

Ágrip

Núverandi lágt olíuverð hefur endurnýjað áhersluna á bestun borana til að spara tíma við borun olíu- og gasbrunna og lækka rekstrarkostnað. Líkanagerð með borhraða (ROP) er lykilverkfæri til að hámarka borunarbreytur, þ.e. þyngd borkrona og snúningshraða fyrir hraðari borferli. Með nýju, sjálfvirku gagnasýni- og ROP líkanagerðartóli sem þróað var í Excel VBA, ROPPlotter, kannar þessi vinna líkanframmistöðu 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-tengsl sem Bingham (1964) þróaði í þremur mismunandi sandsteinsmyndunum í lóðréttum hluta lárétts Bakken-leirskiferholu. Í fyrsta skipti hefur verið reynt að einangra áhrif mismunandi bergstyrks á ROP-stuðla líkansins með því að rannsaka bergmyndanir með að öðru leyti svipuðum borunarbreytum. Að auki er tekin ítarleg umræða um mikilvægi þess að velja viðeigandi mörk líkanstuðla. Bergstyrkur, sem tekið er tillit til í líkönum Hareland og Motahhari en ekki í líkönum Bingham, leiðir til hærri gilda á fasta margföldunarstuðlum líkansins fyrir fyrri líkönin, auk aukinnar RPM-liðstuðuls fyrir líkan Motahhari. Sýnt er fram á að líkan Hareland og Rampersad skilar bestum árangri af þremur líkönum með þessu tiltekna gagnasafni. Skilvirkni og notagildi hefðbundinnar ROP-líkanagerðar er dregið í efa, þar sem slík líkön reiða sig á mengi empirískra stuðla sem fella inn áhrif margra borunarþátta sem ekki er tekið tillit til í mótun líkansins og eru einstakir fyrir tiltekna bergmyndun.

Inngangur

PDC (Polycrystalline Diamond Compact) borborar eru algengustu gerð borboranna sem notaðar eru við borun olíu- og gasbrunna í dag. Afköst borboranna eru yfirleitt mæld með inndráttarhraða (ROP), sem er vísbending um hversu hratt brunnurinn er boraður hvað varðar lengd holunnar sem borað er á tímaeiningu. Bestun borunar hefur verið efst á dagskrá orkufyrirtækja í áratugi núna og hún fær enn meiri þýðingu í núverandi lágu olíuverðsumhverfi (Hareland og Rampersad, 1994). Fyrsta skrefið í að bestun borunarbreytna til að framleiða bestu mögulegu ROP er þróun nákvæms líkans sem tengir mælingar sem fengnar eru á yfirborðinu við borhraða.

Nokkrar ROP líkön, þar á meðal líkön sem þróuð voru sérstaklega fyrir ákveðna gerð borkrona, hafa verið birtar í ritrýndum greinum. Þessi ROP líkön innihalda yfirleitt fjölda empirískra stuðla sem eru háðir jarðfræði og geta skert skilning á sambandi milli borbreyta og borhraða. Tilgangur þessarar rannsóknar er að greina afköst líkansins og hvernig líkönstuðlar bregðast við gögnum úr vettvangi með mismunandi borbreytum, einkum bergstyrk, fyrir tvær...PDC-biti líkön (Hareland og Rampersad, 1994, Motahhari o.fl., 2010). Einnig eru líkönstuðlar og afköst borin saman við grunn ROP líkan (Bingham, 1964), einfölduð tengsl sem voru fyrsta ROP líkanið sem var mikið notað í iðnaði og er enn í notkun. Rannsóknir eru gerðar á borunarsvæðum í þremur sandsteinsmyndunum með mismunandi bergstyrk og líkönstuðlar fyrir þessi þrjú líkön eru reiknaðir og bornir saman hver við annan. Gert er ráð fyrir að stuðlar fyrir líkön Harelands og Motahhari í hvorri bergmyndun muni spanna breiðara svið en líkönstuðlar Bingham, þar sem ekki er tekið sérstaklega tillit til mismunandi bergstyrks í síðarnefndu formúlunni. Einnig er metið afköst líkansins, sem leiðir til vals á besta ROP líkaninu fyrir Bakken-leirsteinssvæðið í Norður-Dakóta.

ROP líkönin sem eru tekin með í þessari vinnu samanstanda af ósveigjanlegum jöfnum sem tengja nokkrar borbreytur við borhraða og innihalda safn af empirískum stuðlum sem sameina áhrif erfiðra borunarkerfa, svo sem vökvakerfis, víxlverkunar borholu og bergs, hönnunar borkrona, samsetningareiginleika botnholu, gerð leðju og holuhreinsunar. Þó að þessi hefðbundnu ROP líkön standi sig almennt ekki vel samanborið við gögn frá vettvangi, þá eru þau mikilvægur áfangi í nýrri líkanagerð. Nútímaleg, öflugri, tölfræðileg líkön með aukinni sveigjanleika geta bætt nákvæmni ROP líkanagerðar. Gandelman (2012) hefur greint frá verulegum framförum í ROP líkanagerð með því að nota gervitauganet í stað hefðbundinna ROP líkana í olíubrunnum í saltvatnasvæðum undan ströndum Brasilíu. Gervitauganet eru einnig notuð með góðum árangri til að spá fyrir um ROP í verkum Bilgesu o.fl. (1997), Moran o.fl. (2010) og Esmaeili o.fl. (2012). Hins vegar kemur slík framför í ROP líkanagerð á kostnað túlkunarhæfni líkansins. Þess vegna eru hefðbundin ROP líkön enn viðeigandi og veita áhrifaríka aðferð til að greina hvernig tiltekin borunarbreyta hefur áhrif á gegnumbrotshraða.

ROPPlotter, hugbúnaður fyrir gagnasýni og ROP líkanagerð sem þróaður var í Microsoft Excel VBA (Soares, 2015), er notaður til að reikna líkanstuðla og bera saman afköst líkansins.