จะทราบการประเมินแบบจำลอง PDC bit ROP และผลกระทบของความแรงของหินต่อค่าสัมประสิทธิ์แบบจำลองได้อย่างไร

เชิงนามธรรม

สภาวะราคาน้ำมันที่ตกต่ำในปัจจุบันได้เน้นย้ำเรื่องการเพิ่มประสิทธิภาพการขุดเจาะอีกครั้ง เพื่อประหยัดเวลาในการขุดบ่อน้ำมันและก๊าซ และลดต้นทุนการดำเนินงาน การสร้างแบบจำลองอัตราการเจาะ (ROP) เป็นเครื่องมือสำคัญในการปรับพารามิเตอร์การขุดเจาะให้เหมาะสม เช่น น้ำหนักบิตและความเร็วรอบเพื่อกระบวนการขุดเจาะที่รวดเร็วยิ่งขึ้น ด้วยเครื่องมือสร้างภาพข้อมูลอัตโนมัติแบบใหม่และเครื่องมือสร้างแบบจำลอง ROP ที่พัฒนาขึ้นใน Excel VBA, ROPPlotter งานนี้ตรวจสอบประสิทธิภาพของแบบจำลองและผลกระทบของความแข็งแกร่งของหินต่อค่าสัมประสิทธิ์แบบจำลองของ PDC Bit ROP สองรุ่นที่แตกต่างกัน: Hareland และ Rampersad (1994) และ Motahhari และคณะ (2010) สองคนนี้ บิต PDC แบบจำลองจะถูกเปรียบเทียบกับกรณีพื้นฐาน ความสัมพันธ์ ROP ทั่วไปที่พัฒนาโดย Bingham (1964) ในรูปแบบหินทรายที่แตกต่างกันสามแบบในส่วนแนวตั้งของหิน Bakken ในแนวนอน เป็นครั้งแรกที่มีความพยายามในการแยกผลกระทบของความแรงของหินที่แตกต่างกันต่อค่าสัมประสิทธิ์แบบจำลอง ROP โดยการตรวจสอบการพิมพ์หินด้วยพารามิเตอร์การเจาะที่คล้ายกัน นอกจากนี้ ยังมีการอภิปรายที่ครอบคลุมเกี่ยวกับความสำคัญของการเลือกขอบเขตสัมประสิทธิ์แบบจำลองที่เหมาะสม ความแข็งแกร่งของหินซึ่งคิดเป็นแบบจำลองของแฮร์แลนด์และโมตาฮารีแต่ไม่ได้อยู่ในแบบจำลองของบิงแฮม ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์แบบจำลองตัวคูณคงที่สูงขึ้นสำหรับแบบจำลองรุ่นก่อน นอกเหนือจากค่าเลขชี้กำลัง RPM ที่เพิ่มขึ้นสำหรับแบบจำลองของโมตาฮารี แบบจำลองของ Hareland และ Rampersad แสดงให้เห็นว่าทำงานได้ดีที่สุดในสามโมเดลด้วยชุดข้อมูลนี้ ประสิทธิภาพและการบังคับใช้ของการสร้างแบบจำลอง ROP แบบดั้งเดิมถูกตั้งคำถาม เนื่องจากแบบจำลองดังกล่าวอาศัยชุดของสัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์ที่รวมผลกระทบของปัจจัยการขุดเจาะหลายอย่างที่ไม่ได้คำนึงถึงในการกำหนดของแบบจำลอง และมีลักษณะเฉพาะสำหรับวิทยาวิธีใดวิธีหนึ่งโดยเฉพาะ

การแนะนำ

บิต PDC (Polycrystalline Diamond Compact) เป็นประเภทบิตที่โดดเด่นซึ่งใช้ในการขุดเจาะบ่อน้ำมันและก๊าซในปัจจุบัน โดยทั่วไปประสิทธิภาพของบิตจะวัดโดยอัตราการเจาะ (ROP) ซึ่งเป็นข้อบ่งชี้ว่าการเจาะหลุมเร็วแค่ไหนในแง่ของความยาวของรูที่เจาะต่อหน่วยเวลา การเพิ่มประสิทธิภาพการขุดเจาะถือเป็นวาระสำคัญของบริษัทพลังงานมานานหลายทศวรรษแล้ว และได้รับความสำคัญเพิ่มมากขึ้นในช่วงที่ราคาน้ำมันตกต่ำในปัจจุบัน (Hareland and Rampersad, 1994) ขั้นตอนแรกในการปรับพารามิเตอร์การเจาะให้เหมาะสมเพื่อสร้าง ROP ที่ดีที่สุดคือการพัฒนาแบบจำลองที่แม่นยำซึ่งเกี่ยวข้องกับการวัดที่ได้จากพื้นผิวจนถึงอัตราการเจาะ

โมเดล ROP หลายแบบ รวมถึงโมเดลที่พัฒนาขึ้นสำหรับบิตบางประเภทโดยเฉพาะ ได้รับการตีพิมพ์ในวรรณกรรม โดยทั่วไป โมเดล ROP เหล่านี้มีค่าสัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์จำนวนหนึ่งซึ่งขึ้นอยู่กับการพิมพ์หิน และอาจบั่นทอนความเข้าใจในความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์การเจาะและอัตราการเจาะ การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์ประสิทธิภาพของแบบจำลองและวิธีที่ค่าสัมประสิทธิ์ของแบบจำลองตอบสนองต่อข้อมูลภาคสนามด้วยพารามิเตอร์การเจาะที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะความแข็งแรงของหิน สำหรับสองบิต PDC แบบจำลอง (Hareland และ Rampersad, 1994, Motahhari et al., 2010) ค่าสัมประสิทธิ์แบบจำลองและประสิทธิภาพยังถูกเปรียบเทียบกับแบบจำลอง ROP กรณีพื้นฐาน (Bingham, 1964) ซึ่งเป็นความสัมพันธ์แบบง่ายที่ทำหน้าที่เป็นแบบจำลอง ROP แรกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วทั้งอุตสาหกรรมและยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน มีการตรวจสอบข้อมูลการขุดเจาะในรูปแบบหินทรายสามรูปแบบที่มีความแข็งแรงของหินที่แตกต่างกัน และคำนวณค่าสัมประสิทธิ์แบบจำลองสำหรับแบบจำลองทั้งสามนี้และเปรียบเทียบกัน มีการตั้งสมมติฐานว่าค่าสัมประสิทธิ์สำหรับแบบจำลองของแฮร์แลนด์และโมทาฮารีในการก่อตัวของหินแต่ละชั้นจะครอบคลุมช่วงที่กว้างกว่าค่าสัมประสิทธิ์แบบจำลองของบิงแฮม เนื่องจากความแข็งแรงของหินที่แตกต่างกันไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาอย่างชัดเจนในสูตรหลัง นอกจากนี้ยังมีการประเมินประสิทธิภาพของแบบจำลอง ซึ่งนำไปสู่การเลือกแบบจำลอง ROP ที่ดีที่สุดสำหรับภูมิภาคหิน Bakken ในนอร์ทดาโคตา

แบบจำลอง ROP ที่รวมอยู่ในงานนี้ประกอบด้วยสมการที่ไม่ยืดหยุ่นซึ่งเชื่อมโยงพารามิเตอร์การเจาะสองสามตัวกับอัตราการเจาะ และมีชุดสัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์ซึ่งรวมอิทธิพลของกลไกการเจาะแบบจำลองที่ยากต่อการสร้างแบบจำลอง เช่น ระบบไฮดรอลิกส์ ปฏิกิริยาระหว่างเครื่องตัดกับหิน บิต การออกแบบ ลักษณะการประกอบของรูก้น ประเภทของโคลน และการทำความสะอาดรู แม้ว่าโดยทั่วไปโมเดล ROP แบบดั้งเดิมเหล่านี้จะทำงานได้ไม่ดีนักเมื่อเปรียบเทียบกับข้อมูลภาคสนาม แต่ก็ถือเป็นก้าวสำคัญสำหรับเทคนิคการสร้างแบบจำลองใหม่ๆ โมเดลตามสถิติที่ทันสมัย ​​ทรงพลังยิ่งขึ้น พร้อมความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นสามารถปรับปรุงความแม่นยำของการสร้างแบบจำลอง ROP ได้ Gandelman (2012) ได้รายงานการปรับปรุงที่สำคัญในการสร้างแบบจำลอง ROP โดยการใช้โครงข่ายประสาทเทียมแทนแบบจำลอง ROP แบบดั้งเดิมในบ่อน้ำมันในแอ่งเกลือก่อนนอกชายฝั่งบราซิล โครงข่ายประสาทเทียมยังถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในการทำนาย ROP ในผลงานของ Bilgesu และคณะ (1997), มอแรน และคณะ (2010) และ Esmaeili และคณะ (2012) อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงการสร้างแบบจำลอง ROP ดังกล่าวต้องแลกมาด้วยความสามารถในการตีความแบบจำลอง ดังนั้น โมเดล ROP แบบดั้งเดิมยังคงมีความเกี่ยวข้องและเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการวิเคราะห์ว่าพารามิเตอร์การขุดเจาะเฉพาะส่งผลต่ออัตราการเจาะอย่างไร

ROPPlotter คือซอฟต์แวร์การแสดงภาพข้อมูลภาคสนามและการสร้างแบบจำลอง ROP ที่พัฒนาขึ้นใน Microsoft Excel VBA (Soares, 2015) ใช้ในการคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ของแบบจำลองและการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของแบบจำลอง