Nola ezagutu PDC bit ROP ereduen ebaluazioa eta arrokaren indarrak ereduen koefizienteetan duen eragina?

Abstraktua

Gaur egungo petrolioaren prezio baxuko baldintzek zulaketen optimizazioan arreta berritu dute, petrolio eta gas putzuak zulatzeko denbora aurrezteko eta kostu operatiboak murrizteko. Sartze-tasa (ROP) modelizazioa funtsezko tresna da zulaketa-parametroak optimizatzeko, hots, bitaren pisua eta biraketa-abiadura zulaketa prozesu azkarragoetarako. Excel VBA-n, ROPPlotter-en garatutako datuen bistaratzeko eta automatizatutako ROP modelatzeko tresna berri batekin, lan honek ereduaren errendimendua eta arrokaren indarrak bi PDC Bit ROP modelo ezberdinen eredu-koefizienteetan duen eragina ikertzen du: Hareland eta Rampersad (1994) eta Motahhari. et al. (2010). Bi hauek PDC bit ereduak Bingham-ek (1964) garatutako ROP erlazio orokor batekin alderatzen dira, Bakken arbeleko putzu horizontal baten sekzio bertikalean hiru hareharri formazio ezberdinetan. Lehen aldiz, arrokaren indarra aldatzearen eragina ROP ereduaren koefizienteetan isolatzen saiatu da, bestela antzeko zulaketa-parametroak dituzten litologiak ikertuz. Gainera, ereduaren koefizienteen muga egokiak hautatzearen garrantziari buruzko eztabaida zabala egiten da. Hareland-en eta Motahhari-ren ereduetan kontuan hartuta baina ez Bingham-en harkaitzaren indarra, lehengo ereduetarako eredu biderkatzaile konstanteen koefizienteen balio handiagoak eragiten ditu, Motahhari-ren eredurako RPM terminoaren berretzailea handitzeaz gain. Hareland eta Rampersad-en eredua datu-multzo zehatz honekin hiru ereduetatik onena da. ROP modelatze tradizionalaren eraginkortasuna eta aplikagarritasuna zalantzan jartzen da, eredu horiek ereduaren formulazioan kontuan hartu ez diren eta litologia jakin baterako bakarrak diren zulaketa-faktore askoren eragina barne hartzen duten koefiziente enpiriko multzo batean oinarritzen baitira.

Sarrera

PDC (Polycrystalline Diamond Compact) bitak dira gaur egun petrolio eta gas putzuak zulatzeko erabiltzen diren bit mota nagusiak. Bitaren errendimendua normalean sartze-tasa (ROP) arabera neurtzen da, putzua zenbaterainokoa den zulatzen den denbora-unitateko zuloaren luzerari dagokionez. Zundaketak optimizatzea energia-enpresen agendetan lehen postuan egon da orain dela hamarkadetan, eta garrantzia gehiago hartzen du gaur egungo petrolioaren prezio baxuko ingurunean (Hareland eta Rampersad, 1994). Ahalik eta ROP onena lortzeko zulaketa-parametroak optimizatzeko lehen urratsa azaleran lortutako neurketak zulaketa abiadurarekin erlazionatzen dituen eredu zehatz bat garatzea da.

Hainbat ROP eredu, bit mota jakin baterako berariaz garatutako ereduak barne, literaturan argitaratu dira. ROP eredu hauek normalean litologiaren menpe dauden koefiziente enpiriko batzuk izaten dituzte eta zulaketa-parametroen eta sartze-abiaduraren arteko erlazioaren ulermena kaltetu dezakete. Azterketa honen helburua da ereduaren errendimendua eta ereduaren koefizienteek zulaketa-parametro ezberdinekin eremuko datuei nola erantzuten dieten aztertzea, batez ere arroka-indarra, bitan.PDC bit ereduak (Hareland eta Rampersad, 1994, Motahhari et al., 2010). Ereduen koefizienteak eta errendimendua ere alderatzen dira oinarrizko kasuko ROP eredu batekin (Bingham, 1964), erlazio sinplista batekin, industrian oso zabalduta dagoen ROP eredu gisa balio izan duena eta gaur egun oraindik erabiltzen dena. Hareharrizko hiru formaziotan zulaketa-eremuko datuak ikertzen dira, arrokaren indar desberdinak dituztenak, eta hiru eredu horien eredu-koefizienteak kalkulatzen dira eta elkarren artean konparatzen dira. Hareland-en eta Motahhari-ren ereduen koefizienteak harkaitz-eraketa bakoitzean Bingham-en ereduaren koefizienteak baino tarte zabalagoa izango duela uste da, azken formulazio honetan arrokaren indar aldakorra ez baita esplizituki kontuan hartzen. Ereduaren errendimendua ere ebaluatzen da, Ipar Dakotako Bakken shale eskualderako ROP eredu onena aukeratzeko.

Lan honetan barne hartzen diren ROP ereduak zulaketa-parametro batzuk zulaketa-abiadurarekin erlazionatzen dituzten ekuazio malguezinez osatuta daude eta koefiziente enpiriko multzo bat daukate, modelatzeko zailak diren zulaketa-mekanismoen eragina konbinatzen dutenak, hala nola hidraulikoa, ebakitzaile-harkaitz-interakzioa, bit. diseinua, beheko zuloen muntaketaren ezaugarriak, lokatz mota eta zuloen garbiketa. ROP eredu tradizional hauek, oro har, eremuko datuekin alderatuz gero, ondo funtzionatzen ez duten arren, urrats garrantzitsua ematen dute modelizazio-teknika berrietarako. Malgutasun handiagoa duten estatistiketan oinarritutako eredu moderno, indartsuagoak eta ROP modelatzearen zehaztasuna hobetu dezakete. Gandelman-ek (2012) ROP modelizazioan hobekuntza esanguratsua eman du Brasilgo itsasoko gatz aurreko arroetako petrolio putzuetan ROP eredu tradizionalen ordez neurona-sare artifizialak erabiliz. Bilgesu et al-en lanetan ROP iragartzeko ere arrakastaz erabiltzen dira neurona-sare artifizialak. (1997), Moran et al. (2010) eta Esmaeili et al. (2012). Hala ere, ROP modelizazioan hobekuntza hori ereduaren interpretagarritasunaren kaltetan dator. Hori dela eta, ROP eredu tradizionalak oraindik garrantzitsuak dira eta metodo eraginkor bat eskaintzen dute zulaketa-parametro zehatz batek sartze-tasa nola eragiten duen aztertzeko.

ROPPlotter, Microsoft Excel VBAn (Soares, 2015) garatu den eremuko datuen bistaratzeko eta ROP modelatzeko softwarea, ereduen koefizienteak kalkulatzeko eta ereduaren errendimendua alderatzeko erabiltzen da.