Як даведацца ацэнку мадэляў хуткасці распрацоўкі долатаў PDC і ўплыў трываласці горных парод на каэфіцыенты мадэлі?

Рэзюмэ

Цяперашнія нізкія цэны на нафту зноў прымусілі засяродзіцца на аптымізацыі бурэння, каб зэканоміць час на бурэнне нафтавых і газавых свідравін і знізіць эксплуатацыйныя выдаткі. Мадэляванне хуткасці пранікнення (ROP) з'яўляецца ключавым інструментам аптымізацыі параметраў бурэння, а менавіта вагі долата і хуткасці кручэння, для паскарэння працэсаў бурэння. З дапамогай новага, цалкам аўтаматызаванага інструмента візуалізацыі дадзеных і мадэлявання ROP, распрацаванага ў Excel VBA, ROPPlotter, гэтая праца даследуе прадукцыйнасць мадэлі і ўплыў трываласці горных парод на каэфіцыенты мадэлі дзвюх розных мадэляў ROP долата PDC: Hareland і Rampersad (1994) і Motahhari et al. (2010). Гэтыя дзве... Біт PDC Мадэлі параўноўваюцца з базавым выпадкам, агульным суадносінамі хуткасці распрацоўкі, распрацаваным Бінгемам (1964) для трох розных пясчанікавых фармацый у вертыкальнай частцы гарызантальнай свідравіны на сланцавым радовішчы Баккен. Упершыню была зроблена спроба вылучыць уплыў рознай трываласці горных парод на каэфіцыенты мадэлі хуткасці распрацоўкі шляхам даследавання літалогій з падобнымі параметрамі бурэння. Акрамя таго, праводзіцца ўсебаковае абмеркаванне важнасці выбару адпаведных межаў каэфіцыентаў мадэлі. Трываласць горных парод, улічаная ў мадэлях Харэлэнда і Мотахары, але не ў Бінгеме, прыводзіць да больш высокіх значэнняў каэфіцыентаў мадэлі пастаяннага множніка для першых мадэляў, у дадатак да павелічэння паказчыка хуткасці распрацоўкі для мадэлі Мотахары. Паказана, што мадэль Харэлэнда і Рамперсада працуе найлепш з трох мадэляў з гэтым канкрэтным наборам дадзеных. Пад сумнеў ставіцца эфектыўнасць і прыдатнасць традыцыйнага мадэлявання хуткасці распрацоўкі, паколькі такія мадэлі абапіраюцца на набор эмпірычных каэфіцыентаў, якія ўключаюць уплыў многіх фактараў бурэння, якія не ўлічваюцца ў фармулёўцы мадэлі і з'яўляюцца ўнікальнымі для канкрэтнай літалогіі.

Уводзіны

Долаты PDC (кампактныя полікрышталічныя алмазныя) з'яўляюцца дамінуючым тыпам долатаў, якія выкарыстоўваюцца ў сённяшнім бурэнні нафтавых і газавых свідравін. Прадукцыйнасць долатаў звычайна вымяраецца хуткасцю пранікнення (ROP), што сведчыць аб тым, наколькі хутка бурыцца свідравіна з пункту гледжання даўжыні прасвідраванай адтуліны за адзінку часу. Аптымізацыя бурэння знаходзіцца ў цэнтры ўвагі энергетычных кампаній на працягу дзесяцігоддзяў і набывае яшчэ большае значэнне ў цяперашні час нізкіх цэн на нафту (Hareland and Rampersad, 1994). Першым крокам у аптымізацыі параметраў бурэння для дасягнення найлепшай магчымай ROP з'яўляецца распрацоўка дакладнай мадэлі, якая звязвае вымярэнні, атрыманыя на паверхні, са хуткасцю бурэння.

У літаратуры апублікавана некалькі мадэляў хуткасці распрацоўкі (ROP), у тым ліку мадэлі, распрацаваныя спецыяльна для пэўнага тыпу долатаў. Гэтыя мадэлі ROP звычайна ўтрымліваюць шэраг эмпірычных каэфіцыентаў, якія залежаць ад літалогіі і могуць пагоршыць разуменне сувязі паміж параметрамі бурэння і хуткасцю праходжання. Мэта гэтага даследавання — прааналізаваць прадукцыйнасць мадэлі і тое, як каэфіцыенты мадэлі рэагуюць на палявыя дадзеныя са зменай параметраў бурэння, у прыватнасці, трываласці горных парод, для двух...Біт PDC мадэлі (Hareland and Rampersad, 1994, Motahhari et al., 2010). Каэфіцыенты і прадукцыйнасць мадэлі таксама параўноўваюцца з базавай мадэллю ROP (Bingham, 1964), спрошчанай суадносінай, якая паслужыла першай мадэллю ROP, шырока ўжыванай у прамысловасці і выкарыстоўваецца да гэтага часу. Даследуюцца дадзеныя буравых работ у трох пясчанікавых фармацыях з рознай трываласцю горных парод, і каэфіцыенты мадэлі для гэтых трох мадэляў вылічваюцца і параўноўваюцца адзін з адным. Пастулюецца, што каэфіцыенты для мадэляў Hareland і Motahhari ў кожнай горнай фармацыі будуць ахопліваць больш шырокі дыяпазон, чым каэфіцыенты мадэлі Bingham, паколькі розная трываласць горных парод не ўлічваецца ў апошняй фармулёўцы. Таксама ацэньваецца прадукцыйнасць мадэлі, што прыводзіць да выбару найлепшай мадэлі ROP для сланцавага рэгіёна Баккен у Паўночнай Дакоце.

Мадэлі хуткасці распрацоўкі (ROP), уключаныя ў гэтую працу, складаюцца з негнуткіх ураўненняў, якія звязваюць некалькі параметраў бурэння са хуткасцю бурэння, і ўтрымліваюць набор эмпірычных каэфіцыентаў, якія аб'ядноўваюць уплыў цяжкамадэляваных механізмаў бурэння, такіх як гідраўліка, узаемадзеянне разца з горнай пародай, канструкцыя долаты, характарыстыкі забойнага камплекта, тып буравога раствора і ачыстка свідравіны. Нягледзячы на ​​тое, што гэтыя традыцыйныя мадэлі ROP звычайна не вельмі добра працуюць у параўнанні з палявымі дадзенымі, яны забяспечваюць важны крок да новых метадаў мадэлявання. Сучасныя, больш магутныя мадэлі, заснаваныя на статыстыцы, з падвышанай гнуткасцю могуць палепшыць дакладнасць мадэлявання ROP. Гандэльман (2012) паведаміў пра значнае паляпшэнне мадэлявання ROP шляхам выкарыстання штучных нейронных сетак замест традыцыйных мадэляў ROP у нафтавых свідравінах у перадсаляных басейнах ля берагоў Бразіліі. Штучныя нейронныя сеткі таксама паспяхова выкарыстоўваюцца для прагназавання ROP у працах Більгесу і інш. (1997), Морана і інш. (2010) і Эсмаілі і інш. (2012). Аднак такое паляпшэнне мадэлявання ROP адбываецца за кошт інтэрпрэтацыі мадэлі. Такім чынам, традыцыйныя мадэлі ROP па-ранейшаму актуальныя і забяспечваюць эфектыўны метад аналізу таго, як пэўны параметр бурэння ўплывае на хуткасць праходжання.

ROPPlotter, праграмнае забеспячэнне для візуалізацыі палявых дадзеных і мадэлявання ROP, распрацаванае ў Microsoft Excel VBA (Soares, 2015), выкарыстоўваецца для разліку каэфіцыентаў мадэлі і параўнання яе прадукцыйнасці.