Sut i wybod gwerthuso modelau ROP bit PDC ac effaith cryfder craig ar gyfernodau model?

Crynodeb

Mae amodau pris olew isel cyfredol wedi adnewyddu'r pwyslais ar optimeiddio drilio er mwyn arbed amser wrth ddrilio ffynhonnau olew a nwy a lleihau costau gweithredol. Mae modelu cyfradd treiddiad (ROP) yn offeryn allweddol wrth optimeiddio paramedrau drilio, sef pwysau'r bit a chyflymder cylchdro ar gyfer prosesau drilio cyflymach. Gyda delweddu data newydd, cwbl awtomataidd a modelu ROP a ddatblygwyd yn Excel VBA, ROPPlotter, mae'r gwaith hwn yn ymchwilio i berfformiad model ac effaith cryfder craig ar gyfernodau model dau fodel PDC Bit ROP gwahanol: Hareland a Rampersad (1994) a Motahhari et al. (2010). Mae'r ddau hyn... Bit PDC Cymharir modelau yn erbyn achos sylfaenol, perthynas ROP gyffredinol a ddatblygwyd gan Bingham (1964) mewn tair ffurfiant tywodfaen gwahanol yn adran fertigol ffynnon lorweddol siâl Bakken. Am y tro cyntaf, gwnaed ymgais i ynysu effaith cryfder craig amrywiol ar gyfernodau model ROP trwy ymchwilio i litholegau â pharamedrau drilio tebyg fel arall. Yn ogystal, cynhelir trafodaeth gynhwysfawr ar bwysigrwydd dewis ffiniau cyfernodau model priodol. Mae cryfder craig, a ystyrir ym modelau Hareland a Motahhari ond nid ym model Bingham, yn arwain at werthoedd uwch o gyfernodau model lluosogydd cyson ar gyfer y modelau cyntaf, yn ogystal ag esbonydd term RPM cynyddol ar gyfer model Motahhari. Dangosir bod model Hareland a Rampersad yn perfformio orau allan o'r tri model gyda'r set ddata benodol hon. Mae effeithiolrwydd a chymhwysedd modelu ROP traddodiadol yn cael ei gwestiynu, gan fod modelau o'r fath yn dibynnu ar set o gyfernodau empirig sy'n ymgorffori effaith llawer o ffactorau drilio nad ydynt wedi'u hystyried yn ffurfiant y model ac sy'n unigryw i litholeg benodol.

Cyflwyniad

Darnau PDC (Polycrystalline Diamond Compact) yw'r math mwyaf cyffredin o ddarnau a ddefnyddir wrth ddrilio ffynhonnau olew a nwy heddiw. Fel arfer, caiff perfformiad y darnau ei fesur gan y gyfradd treiddiad (ROP), arwydd o ba mor gyflym y caiff y ffynnon ei drilio o ran hyd y twll a ddrilir fesul uned amser. Mae optimeiddio drilio wedi bod ar flaen y gad o agendâu cwmnïau ynni ers degawdau bellach, ac mae'n ennill mwy o bwys yn ystod yr amgylchedd pris olew isel presennol (Hareland a Rampersad, 1994). Y cam cyntaf wrth optimeiddio paramedrau drilio i gynhyrchu'r ROP gorau posibl yw datblygu model cywir sy'n cysylltu mesuriadau a geir ar yr wyneb â chyfradd drilio.

Mae nifer o fodelau ROP, gan gynnwys modelau a ddatblygwyd yn benodol ar gyfer math penodol o bit, wedi'u cyhoeddi yn y llenyddiaeth. Mae'r modelau ROP hyn fel arfer yn cynnwys nifer o gyfernodau empirig sy'n ddibynnol ar litholeg a gallant amharu ar ddealltwriaeth o'r berthynas rhwng paramedrau drilio a chyfradd treiddiad. Pwrpas yr astudiaeth hon yw dadansoddi perfformiad model a sut mae cyfernodau model yn ymateb i ddata maes gyda pharamedrau drilio amrywiol, yn enwedig cryfder craig, ar gyfer dauBit PDC modelau (Hareland a Rampersad, 1994, Motahhari et al., 2010). Cymharir cyfernodau a pherfformiad y model hefyd yn erbyn model ROP achos sylfaenol (Bingham, 1964), perthynas syml a wasanaethodd fel y model ROP cyntaf a gymhwyswyd yn eang ledled y diwydiant ac sy'n dal i gael ei ddefnyddio ar hyn o bryd. Ymchwilir i ddata maes drilio mewn tair ffurfiant tywodfaen gyda chryfderau craig amrywiol, a chyfrifir cyfernodau model ar gyfer y tri model hyn a'u cymharu yn erbyn ei gilydd. Tybir y bydd cyfernodau modelau Hareland a Motahhari ym mhob ffurfiant craig yn cwmpasu ystod ehangach na chyfernodau model Bingham, gan nad yw cryfder craig amrywiol yn cael ei ystyried yn benodol yn y fformiwleiddiad olaf. Gwerthusir perfformiad y model hefyd, gan arwain at ddewis y model ROP gorau ar gyfer rhanbarth siâl Bakken yng Ngogledd Dakota.

Mae'r modelau ROP sydd wedi'u cynnwys yn y gwaith hwn yn cynnwys hafaliadau anhyblyg sy'n cysylltu ychydig o baramedrau drilio â chyfradd drilio ac yn cynnwys set o gyfernodau empirig sy'n cyfuno dylanwad mecanweithiau drilio anodd eu modelu, megis hydroleg, rhyngweithio torwr-craig, dyluniad bit, nodweddion cydosod twll gwaelod, math o fwd, a glanhau tyllau. Er nad yw'r modelau ROP traddodiadol hyn yn gyffredinol yn perfformio'n dda o'u cymharu â data maes, maent yn darparu carreg gamu bwysig i dechnegau modelu newydd. Gall modelau modern, mwy pwerus, sy'n seiliedig ar ystadegau gyda mwy o hyblygrwydd wella cywirdeb modelu ROP. Mae Gandelman (2012) wedi nodi gwelliant sylweddol mewn modelu ROP trwy ddefnyddio rhwydweithiau niwral artiffisial yn lle modelau ROP traddodiadol mewn ffynhonnau olew yn y basnau cyn-halen oddi ar arfordir Brasil. Defnyddir rhwydweithiau niwral artiffisial yn llwyddiannus hefyd ar gyfer rhagfynegi ROP yng ngweithiau Bilgesu et al. (1997), Moran et al. (2010) ac Esmaeili et al. (2012). Fodd bynnag, mae gwelliant o'r fath mewn modelu ROP yn dod ar draul dehongli model. Felly, mae modelau ROP traddodiadol yn dal yn berthnasol ac yn darparu dull effeithiol o ddadansoddi sut mae paramedr drilio penodol yn effeithio ar gyfradd treiddiad.

Defnyddir ROPPlotter, meddalwedd delweddu data maes a modelu ROP a ddatblygwyd yn Microsoft Excel VBA (Soares, 2015), wrth gyfrifo cyfernodau model a chymharu perfformiad model.