Non-Productive Time Reduction Using Heuristic Wellbore Hydraulics Modelling

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Die genaue Kenntnis der hydraulischen Druckverluste beim Bohren ist einer der entscheidenden Faktoren für den Erfolg des gesamten Bohrprozesses. Die Pumpe muss mit der erforderlichen Durchflussrate arbeiten, die z.B. Loch-Reinigungsanforderungen erfüllt, und sollte das in einem vorhersagbaren und genauen Druckbereich tun. Der Betriebsdruck wird dabei gleichzeitig durch Rohr- und Gerätebeschränkungen begrenzt. Der Porendruck-, die Formationsbruchgradienten und die daraus resultierende maximal zulässige äquivalente Zirkulationsdichte führen zu einer zusätzlichen Komplexität des Hydrauliksystems. Unter Berücksichtigung des kompletten Bohrsystems ergeben sich jedoch bei der Darstellung der Realität für die Pumpendruckvorhersage aufgrund der eingeschränkten Kenntnis von mehreren relevanten Parametern zu einem bestimmten Zeitpunkt schwerwiegende Herausforderungen. Diese Arbeit veranschaulicht eine Methode zur Simulation von Bohrhydraulik, die sowohl in Echtzeit als auch in der Planungsphase anwendbar ist. Die vorgeschlagene Methode kombiniert deterministische mit nichtlinearen heuristischen Ansätzen. Die deterministischen Ansätze basieren auf klassischen rheologischen Modellen, die Fluideigenschaften, Bohrlochgeometrie, Gehäuse- und Bohrgestängekonfiguration, sowie detaillierte Informationen über den Bohrungspfad beinhalten. Obwohl die deterministischen Ansätze gut funktionieren, wenn alle Eingangsparameter des Modells gut definiert und bekannt sind, wird bei realen Anwendungen ein Mangel an Genauigkeit durch mehrere Unsicherheiten verursacht: Schlammeigenschaften ändern sich mit Temperatur und Druck entlang des Strömungsweges durch das Bohrloch; die relative Rauigkeit der Bohrlochwand sowie der Bohrlochdurchmesser in offenen Löchern sind in der Regel nicht als Beispiele bekannt. Um diese Unbekannten und ihre nichtlinearen Auswirkungen auf die Ergebnisse zu bekämpfen, wurden die klassischen Modelle um datengetriebene Modelle erweitert, nämlich neuronale Netze. Basierend auf Echtzeit-Sensor-Messungen wurden diese erweiterten Modelle für die Simulation des Standrohrdrucks auf sowohl Einzel- als auch Multi-Bohrungs-Szenarien trainiert. Darüber hinaus wurde das Konzept durch die Hinzufügung von automatisierten Betriebserkennungsergebnissen erweitert, sodass die Vielfalt unterschiedlicher Betriebszustände die Erstellung einzelner „State“-angetriebener Modelle für die hydraulische Analyse beeinflussen kann. Um die aktuellen Anforderungen an einen Bohrhydraulik-Simulator zu erfüllen, werden die Ergebnisse in einer klaren und verständlichen Schnittstelle präsentiert, sodass eine detaillierte Echtzeit-Bohrloch-Hydraulik-Übersicht gewährleistet ist, inklusive Ausrüstungs- und Formationsdruckbegrenzungen sowie Lochreinigungsanforderungen.

Details

Titel in ÜbersetzungNicht-produktive Zeitreduzierung mit Heuristik-Bohrloch-Hydraulik-Modellierung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung30 Juni 2017
StatusVeröffentlicht - 2017