تحلیل داده‌ها و مدل‌سازی پارامترهای حفاری به منظور کاهش نوسانات رشته حفاری و بهینه‌سازی نرخ نفوذ مته در حفر چاه‌های نفت و گاز

عملیات حفر چاه‌های عمیق نفت و گاز، بدلیل وجود متغیرهای متعدد امری چالش‌برانگیز است. ساختار باریک و بلند رشته حفاری، ارتعاشات وارده به سیستم، عبور لوله‌های حفاری از لایه‌های مختلف زمین و وجود پارامترهای مختلف مستقل و وابسته، عواملی هستند که عملیات حفاری چاه‌های نفت و گاز را پیچیده و دشوار کرده‌اند. نرخ نفوذ مته به عنوان یک پارامتر وابسته، شاخص مناسبی برای ارزیابی روند عملیات حفاری است. این شاخص تحت تاثیر سایر پارامترها بوده، لذا مدل‌سازی مسئله با روش‌های مرسوم امکان‌پذیر نیست. در این مقاله با استفاده از داده‌های میدانی یک حلقه چاه نفت و گاز واقع در جنوب غربی ایران، سه پارامتر تاثیرگذار بر نرخ نفوذ مته معرفی شده‌اند. سپس با ایجاد سه نوع مدل‌سازی شامل مدل جبری خطی، جبری درجه دوم و مدل مبتنی بر شبکه عصبی، ارتباط بین سه متغییر مستقل و نرخ نفوذ مته مورد تحلیل قرار گرفت و ضرایب همبستگی هر سه مدل باهم مقایسه شدند. در این تحقیق به منظور نگهداشت نرخ نفوذ مته در محدوده مناسب، مدل موفقی از مقادیر سرعت دورانی و وزن روی مته در عمق‌های متفاوت ارائه شده است.

Data analysis and modeling of drilling parameters to reduce drillstring vibrations and optimize rate of penetration in drilling oil and gas wells

The operation of drilling deep oil and gas wells is challenging due to the existence of various variables. The narrow and long structure of the drill string, the vibrations entering the system, the passage of drilling pipes through different layers of the earth and the existence of various independent and dependent parameters are the factors that have complicated drilling operations. Drill penetration rate as a dependent parameter is a good indicator to evaluate the drilling operation process. This index is influenced by other parameters, so modeling the problem with conventional methods is not possible. In this paper, using field data of an oil and gas well located in southwestern Iran, three parameters affecting the penetration rate of the drill are introduced. Then, by creating three types of modeling including linear algebraic model, quadratic algebraic model and neural network based model, the relationship between the three independent variables and drill penetration rate was analyzed and the correlation coefficients of all three models were compared. In this research, in order to keep the drill penetration rate in the appropriate range, a successful model of rotational speed and weight on bit values at different depths is presented.