كيف يمكن معرفة تقييم نماذج PDC bit ROP وتأثير قوة الصخور على معاملات النموذج؟

خلاصة

وقد جددت الظروف الحالية لأسعار النفط المنخفضة التركيز على تحسين عمليات الحفر من أجل توفير الوقت في حفر آبار النفط والغاز وخفض تكاليف التشغيل. تعد نمذجة معدل الاختراق (ROP) أداة رئيسية في تحسين معلمات الحفر، أي وزن البت وسرعة الدوران لعمليات حفر أسرع. باستخدام أداة جديدة ومؤتمتة بالكامل لتصور البيانات ونمذجة ROP تم تطويرها في Excel VBA وROPPlotter، يبحث هذا العمل في أداء النموذج وتأثير قوة الصخور على معاملات النموذج لنموذجين مختلفين من PDC Bit ROP: Hareland وRampersad (1994) وMotahari. وآخرون. (2010). هذين بت PDC تتم مقارنة النماذج مع الحالة الأساسية، وعلاقة ROP العامة التي طورها بينغهام (1964) في ثلاثة تشكيلات مختلفة من الحجر الرملي في القسم الرأسي من بئر أفقي من الصخر الزيتي في باكن. لأول مرة، تم إجراء محاولة لعزل تأثير قوة الصخور المتغيرة على معاملات نموذج ROP من خلال دراسة الصخور مع معلمات حفر مماثلة. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء مناقشة شاملة حول أهمية اختيار حدود المعاملات النموذجية المناسبة. قوة الصخور، التي تم حسابها في نموذجي هارلاند ومطهري ولكن ليس في نموذج بينغهام، تؤدي إلى قيم أعلى لمعاملات النموذج المضاعف الثابت للنماذج السابقة، بالإضافة إلى زيادة عدد RPM لنموذج مطهري. يُظهر أن نموذج هاريلاند ورامبيرساد يقدم أفضل أداء من بين النماذج الثلاثة التي تحتوي على مجموعة البيانات هذه. يتم طرح فعالية وقابلية تطبيق نماذج ROP التقليدية للتساؤل، حيث تعتمد هذه النماذج على مجموعة من المعاملات التجريبية التي تتضمن تأثير العديد من عوامل الحفر التي لم يتم أخذها في الاعتبار في صياغة النموذج وهي فريدة من نوعها لعلم حجري معين.

مقدمة

إن البتات PDC (الماس متعدد البلورات) هي نوع البتات السائد المستخدم في حفر آبار النفط والغاز اليوم. يتم قياس أداء اللقم عادةً بمعدل الاختراق (ROP)، وهو مؤشر على مدى سرعة حفر البئر من حيث طول الحفرة المحفورة لكل وحدة زمنية. لقد كان تحسين عمليات الحفر في طليعة جداول أعمال شركات الطاقة لعقود من الزمن، ويكتسب أهمية أكبر خلال بيئة أسعار النفط المنخفضة الحالية (Hareland and Rampersad, 1994). تتمثل الخطوة الأولى في تحسين معلمات الحفر لإنتاج أفضل قوة حماية ممكنة (ROP) في تطوير نموذج دقيق يتعلق بالقياسات التي تم الحصول عليها على السطح بمعدل الحفر.

تم نشر العديد من نماذج ROP، بما في ذلك النماذج التي تم تطويرها خصيصًا لنوع بت معين، في الأدبيات. تحتوي نماذج ROP عادةً على عدد من المعاملات التجريبية التي تعتمد على علم الصخور وقد تضعف فهم العلاقة بين معلمات الحفر ومعدل الاختراق. الغرض من هذه الدراسة هو تحليل أداء النموذج وكيفية استجابة معاملات النموذج للبيانات الميدانية مع متغيرات الحفر، وخاصة قوة الصخور، لمدة عامين.بت PDC نماذج (هيرلاند ورامبرساد، 1994، مطهري وآخرون، 2010). تتم أيضًا مقارنة معاملات النموذج والأداء مع نموذج ROP للحالة الأساسية (Bingham, 1964)، وهي علاقة مبسطة كانت بمثابة أول نموذج ROP يتم تطبيقه على نطاق واسع في جميع أنحاء الصناعة وما زال قيد الاستخدام حاليًا. تم دراسة بيانات الحفر الميدانية في ثلاثة تكوينات من الحجر الرملي ذات قوة صخرية متفاوتة، وتم حساب معاملات النماذج لهذه النماذج الثلاثة ومقارنتها ببعضها البعض. من المفترض أن معاملات نماذج هاريلاند ومطهري في كل تكوين صخري ستمتد إلى نطاق أوسع من معاملات نموذج بينغهام، حيث لم يتم حساب قوة الصخور المتغيرة بشكل واضح في الصيغة الأخيرة. يتم أيضًا تقييم أداء النموذج، مما يؤدي إلى اختيار أفضل نموذج ROP لمنطقة باكن الصخرية في داكوتا الشمالية.

تتكون نماذج ROP المضمنة في هذا العمل من معادلات غير مرنة تربط بعض معلمات الحفر بمعدل الحفر وتحتوي على مجموعة من المعاملات التجريبية التي تجمع بين تأثير آليات الحفر التي يصعب تصميمها، مثل المكونات الهيدروليكية، والتفاعل بين الصخور القاطعة، وحفر الحفر. التصميم، وخصائص تجميع الفتحة السفلية، ونوع الطين، وتنظيف الفتحة. على الرغم من أن نماذج ROP التقليدية هذه عمومًا لا تؤدي أداءً جيدًا عند مقارنتها بالبيانات الميدانية، إلا أنها توفر نقطة انطلاق مهمة لتقنيات النمذجة الأحدث. يمكن للنماذج الحديثة والأكثر قوة والقائمة على الإحصائيات والمرونة المتزايدة أن تحسن دقة نمذجة شرطة عمان السلطانية (ROP). أبلغ جاندلمان (2012) عن تحسن كبير في نمذجة شرطة عمان السلطانية (ROP) من خلال استخدام الشبكات العصبية الاصطناعية بدلاً من نماذج شرطة عمان السلطانية التقليدية في آبار النفط في أحواض ما قبل الملح قبالة سواحل البرازيل. يتم أيضًا استخدام الشبكات العصبية الاصطناعية بنجاح للتنبؤ بـ ROP في أعمال Bilgesu et al. (1997)، موران وآخرون. (2010) والإسماعيلي وآخرون. (2012). ومع ذلك، فإن هذا التحسن في نمذجة ROP يأتي على حساب قابلية تفسير النموذج. لذلك، لا تزال نماذج ROP التقليدية ذات صلة وتوفر طريقة فعالة لتحليل كيفية تأثير معلمة حفر معينة على معدل الاختراق.

ROPPlotter هو برنامج لتصور البيانات الميدانية ونمذجة ROP تم تطويره في Microsoft Excel VBA (Soares, 2015)، يُستخدم في حساب معاملات النموذج ومقارنة أداء النموذج.