نشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی

نشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی

تاثیر پارامترهای حفاری بر نرخ‌نفوذ در حفاری مغزه‌گیری چاه‌های انحرافی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشگاه شهید باهنر کرمان-دانشکده فنی و مهندسی- بخش نفت و گاز
چکیده
امروزه برای نمونه برداری از لایه‌های زمین در حین حفاری انحرافی از چاه راهنما استفاده می‌شود. به منظور کاهش هزینه‌ها و سهولت انجام عملیات در شرایطی که نمی‌توان از چاه راهنما جهت مغزه‌گیری استفاده کرد، مطالعات مغزه‌گیری به صورت انحرافی به میان می‌آید. بررسی تاثیر پارامترهای حفاری بر نرخ‌ نفوذ در حفاری مغزه‌گیری چاه‌های انحرافی جهت بهینه نمودن عملیات حائز اهمیت می‌باشد. در این راستا نرخ ‌نفوذ با تهیه نمونه‌های بتنی جهت مغزه‌گیری بصورت انحرافی با دستگاه‌های آزمایشگاهی مورد مطالعه و شبیه سازی قرار
می‌گیرد تا با صرف کمترین زمان در کنار ایمنی لازم به بهینه‌ترین حالت برسد. در این پژوهش از نمونه‌های بتنی مکعبی با مقاومت فشاری تک محوره 30 مگاپاسکال و تخلخل 31 درصد استفاده شده است و با اعمال وزن روی مته 50 تا 110 کیلوگرم و زاویه انحراف‌های صفر تا 60 درجه ، تاثیر این پارامترها بر نرخ نفوذ بررسی شده است. باتوجه به آزمایش‌های صورت گرفته، تاثیر مستقیم وزن روی مته بر نرخ نفوذ تا رسیدن به مقدار بهینه مشاهده شد. همچنین با افزایش وزن اضافی روی مته باعث تغییر در مکانیزم عملکرد مته در حفاری شده و حالت مماسی خود را از دست داده و باعث کنده شدن ریز ذرات نمونه می‌شود که این امر باعث کاهش عمر مته می‌گردد. همچنین نتایج نشان داد که در حفاری نمونه‌های بتنی با میزان دوران مته 1400 دور بر دقیقه، میزان وزن بهینه روی مته 80 کیلوگرم است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The effect of drilling parameters on the rate of penetration in deviated core drilling

نویسندگان English

Saeed Norollahi
Hossein Jalalifar
reza zabihi
Petroleum department- Engineering faculty
چکیده English

Today, pilot wells are used for sampling the layers of the earth during deviation drilling. In order to reduce costs and facilitate operations in situations where it is not possible to use a pilot well for coring, coring studies are carried out in a deviant manner. Investigating the effect of drilling parameters on penetration rate in core drilling of deviated wells is important to optimize operations. In this regard, the rate of penetration is studied and simulated by preparing concrete samples for coring in a deviant way with laboratory devices, so that it reaches the most optimal state with the least amount of time, along with the necessary safety. In this research, cubic concrete samples with uniaxial compressive strength of 30 MPa and porosity of 31% have been used, and the effect of these parameters on the rate of penetration has been investigated by applying various weight on bit and angles of deviation. According to the experiments, the direct effect of the weight on bit on the penetration rate until reaching the turning point and the optimal value was observed. Also, by increasing the extra weight on bit, it causes a change in the mechanism of the bit's performance in drilling and loses its tangential state and causes the small particles of the sample to be torn off, which reduces the life of the drill bit.

کلیدواژه‌ها English

deviated drilling
penetration rate
Drilling parameters
weight on bit
Coring
[1] M. Rafiqul Islam, M. Enamul Hossain, Drilling engineering, Towards Achieving Total Sustainability. Gulf Professional Publishing, 2021.
[2] Fear, M.J., March. How to improve rate of penetration in field operations. In IADC/SPE Drilling Conference. OnePetro, 1996.
[3] Eren, T. and Ozbayoglu, M.E., January. Real time optimization of drilling parameters during drilling operations. In SPE Oil and Gas India conference and exhibition. OnePetro, 2010.Eren, T. and Ozbayoglu, M.E., January. Real time optimization of drilling parameters during drilling operations. In SPE Oil and Gas India conference and exhibition. OnePetro, 2010.
[4] کیان کاتب صابر، خلیل شهبازی، ناصر اخلاقی اولقی. تخمین نرخ نفوذ در سنگ با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و بهینه سازی پارامترهای حفاری در چاه‌های جهت‌دار میدان نفتی اهواز، 1391.
[5] Falode, O.A. and Agbarakwe, C.J., Optimization of Drilling Parameters for Directional and Horizontal Wells Using Genetic Algorithm. Journal of scientific Research and Reports,2016.
[6] Chen, X., Gao, D., Guo, B. and Feng, Y., Real time optimization of drilling parameters based on mechanical specific energy for rotating drilling with positive displacement motor in the hard formation. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 35, pp.686-694, 2016.
[7] Wiktorski, E., Kuznetcov, A. and Sui, D., April. ROP optimization and modeling in directional drilling process. In SPE Bergen One Day Seminar. OnePetro, 2017.
[8] امین احمدی، ابوالفضل مسعودی، مجتبی آبدیده. بررسی تاثیر پارامترهای حفاری بر نرخ‌نفوذ مته در چاه‌های عمودی و زاویه‌دار با در نظر گرفتن سازندهای مختلف در میدان گازی پارس جنوبی، 1397.
[9] Elkatatny, S., April. Rate of penetration prediction using self-adaptive differential evolution-artificial neural network. In SPE Kingdom of Saudi Arabia Annual Technical Symposium and Exhibition. OnePetro, 2018.
[10] Al-AbdulJabbar, A., Elkatatny, S., Mahmoud, M. and Abdulraheem, A., April. Predicting rate of penetration using artificial intelligence techniques. In SPE Kingdom of Saudi Arabia Annual Technical Symposium and Exhibition. OnePetro, 2018.
[11] Riazi, M., Mehrjoo, H., Nakhaei, R., Jalalifar, H., Shateri, M., Riazi, M., Ostadhassan, M., Hemmati-Sarapardeh, A. Modelling rate of penetration in drilling operations using RBF, MLP, LSSVM, and DT models. Scientific Reports, 12(1), 11650, 2022.‏
[12] Yassien, M.A., Sayed, M.A., Boghdady, G.Y., Ali, M.A.M., Mohamed, A.S. Experimental research into the effect of some operation factors and rock properties on the rate of penetration, Mining of Mineral Deposits, 14(1), pp.36-43, 2020.