Nola jakin PDC bit ROP ereduen ebaluazioa eta arrokaren erresistentziak ereduaren koefizienteetan duen eragina?

Laburpena

Gaur egungo petrolioaren prezio baxuek zulatze-optimizazioan arreta berritu dute petrolio eta gas putzuak zulatzeko denbora aurrezteko eta funtzionamendu-kostuak murrizteko. Sartze-tasaren (ROP) modelizazioa tresna gakoa da zulaketa-parametroak optimizatzeko, hain zuzen ere, brokaren pisua eta biraketa-abiadura zulaketa-prozesu azkarragoak lortzeko. Excel VBA-n garatutako datuen bistaratze eta ROP modelizazio tresna berritzaile eta guztiz automatizatu batekin, ROPPlotter-ekin, lan honek modeloen errendimendua eta arrokaren erresistentziak bi PDC Bit ROP modelo desberdinen modeloen koefizienteetan duen eragina aztertzen du: Hareland eta Rampersad (1994) eta Motahhari et al. (2010). Bi hauek... PDC bit-a Ereduak oinarrizko kasu batekin alderatzen dira, Binghamek (1964) garatutako ROP erlazio orokor batekin, Bakken eskistozko putzu horizontal baten sekzio bertikalean hiru hareharri-formazio desberdinetan. Lehen aldiz, saiatu da arrokaren indarraren aldaketak ROP ereduaren koefizienteetan duen eragina isolatzen, zulaketa-parametro antzekoak dituzten litologiak aztertuz. Horrez gain, ereduaren koefizienteen mugak egokiak hautatzearen garrantziari buruzko eztabaida zabala egiten da. Hareland eta Motahhariren ereduetan kontuan hartzen den arrokaren indarrak, baina ez Binghamenean, ereduaren koefiziente biderkatzaile konstanteen balio altuagoak eragiten ditu lehenengo ereduetarako, eta Motahhariren ereduaren RPM terminoaren adierazle handiagoa. Hareland eta Rampersaden eredua da hiru ereduen artean onena funtzionatzen duena datu-multzo honekin. ROP modelizazio tradizionalaren eraginkortasuna eta aplikagarritasuna zalantzan jartzen dira, eredu horiek koefiziente enpiriko multzo batean oinarritzen baitira, eta faktore horiek ereduaren formulazioan kontuan hartzen ez diren eta litologia jakin baterako bereziak diren zulaketa-faktore askoren eragina barne hartzen dute.

Sarrera

PDC (Diamante Polikristalinozko Trinkoa) brokak dira gaur egun petrolio eta gas putzuak zulatzeko erabiltzen diren broka mota nagusiak. Broken errendimendua normalean sartze-tasaren (ROP) bidez neurtzen da, eta horrek adierazten du putzua zein azkar zulatzen den denbora-unitateko zuloaren luzerari dagokionez. Zulatze-optimizazioa energia-enpresen agenden buruan egon da hamarkadetan zehar, eta garrantzi handiagoa hartzen ari da egungo petrolioaren prezio baxuen ingurunean (Hareland eta Rampersad, 1994). ROP onena lortzeko zulaketa-parametroak optimizatzeko lehen urratsa gainazalean lortutako neurketak zulaketa-tasarekin erlazionatzen dituen eredu zehatz bat garatzea da.

Hainbat ROP eredu argitaratu dira literaturan, zulagailu mota jakin baterako bereziki garatutako ereduak barne. ROP eredu hauek normalean litologiaren araberakoak diren hainbat koefiziente enpiriko izaten dituzte, eta zulaketa parametroen eta sartze-tasaren arteko erlazioaren ulermena oztopatu dezakete. Ikerketa honen helburua ereduaren errendimendua eta ereduaren koefizienteek nola erantzuten dieten eremuko datuei aztertzea da, zulaketa parametro aldakorrak izanik, bereziki arrokaren erresistentzia, bi zulagailu motatarako.PDC bit-a ereduak (Hareland eta Rampersad, 1994, Motahhari et al., 2010). Ereduaren koefizienteak eta errendimendua oinarrizko ROP eredu batekin ere alderatzen dira (Bingham, 1964), industrian zehar zabalduta aplikatu den eta oraindik ere erabiltzen den lehen ROP eredu sinplista gisa balio izan zuen erlazio bat. Arroka-indarra desberdineko hiru hareharri-formaziotan zulaketa-eremuaren datuak ikertzen dira, eta hiru eredu hauen koefizienteak kalkulatu eta elkarren artean alderatzen dira. Postulatzen da Hareland eta Motahhariren ereduen koefizienteek arroka-formazio bakoitzean Binghamen eredu-koefizienteek baino tarte zabalagoa hartuko dutela, arroka-indarraren aldakortasuna ez baita esplizituki kontuan hartzen azken formulazio horretan. Ereduaren errendimendua ere ebaluatzen da, Ipar Dakotako Bakken eskisto eskualderako ROP eredu onena aukeratzeko.

Lan honetan sartutako ROP ereduak ekuazio zurrunez osatuta daude, zulaketa-parametro batzuk zulaketa-tasarekin erlazionatzen dituztenak, eta koefiziente enpiriko multzo bat dutenak, modelatzen zailak diren zulaketa-mekanismoen eragina konbinatzen dutenak, hala nola hidraulika, ebakitzaile-arroka elkarrekintza, barrenaren diseinua, hondo-zuloaren muntaketaren ezaugarriak, lokatz mota eta zuloen garbiketa. ROP eredu tradizional hauek, oro har, ez dute ondo funtzionatzen eremuko datuekin alderatuta, baina urrats garrantzitsua eskaintzen dute modelatzeko teknika berriagoetarako. Eredu moderno, indartsuago eta estatistikoetan oinarritutakoek, malgutasun handiagoarekin, ROP modelatzearen zehaztasuna hobetu dezakete. Gandelmanek (2012) ROP modelatzean hobekuntza nabarmena jakinarazi du, Brasilgo kostaldeko gatz aurreko arroetako petrolio-putzuetan ROP eredu tradizionalen ordez sare neuronal artifizialak erabiliz. Sare neuronal artifizialak ere arrakastaz erabiltzen dira ROP iragarpenerako Bilgesu et al. (1997), Moran et al. (2010) eta Esmaeili et al. (2012) lanetan. Hala ere, ROP modelatzean hobekuntza horrek ereduaren interpretagarritasunaren kaltetan egiten du. Beraz, ROP eredu tradizionalak oraindik ere garrantzitsuak dira eta metodo eraginkorra eskaintzen dute zulaketa-parametro espezifiko batek sartze-tasan nola eragiten duen aztertzeko.

ROPPlotter, Microsoft Excel VBA-n (Soares, 2015) garatutako eremu-datuen bistaratzea eta ROP modelatzea egiteko softwarea, modeloen koefizienteak kalkulatzeko eta modeloen errendimendua alderatzeko erabiltzen da.