Prediction of transient wellbore trajectory under anisotropic drilling conditions

• Autorzy: Chen H. , Miska S. , Mitchell R.F.

Warianty tytułu

PL

Prognozowanie trajektorii otworu pośredniczącego w anizotropowych warunkach wiercenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper is focused on the prediction of length and shape (rate of inclination angle change) of the well path between two subsequent equilibrium-drilling conditions. This well path is referenced hereafter as the transient trajectory of a wellbore. The transient trajectory is the key information needed to better understand factors influencing/controlling the dogleg severity (DLS) under isotropic and anisotropic drilling conditions that are quantified by formation anisotropy index (FAI) and bit steerabilty index (BSI). This study is also useful for planning a directional drilling trajectory that is consistent with the mechanical BHA response and directional drill bit tendencies (bit steerability). Also, if sufficient drilling data are available from the offset wells one can back-calculate both the FAI and BSI that can be subsequently used for optimizing well trajectories on new wells in similar drilling conditions. The BHA mechanical equilibrium predictions, and hence the resultant force and tilt angle at the bit, are based on the theory of elastic beams and a concept of the transfer matrix. This approach permits an effective modeling of complex BHAs including bent subs, mud motors and stabilizers. A method of well trajectory predictions is described. A number of computer simulations are presented to illustrate the influence of WOB, and type of BHA on the hole inclination angle and dogleg severity as functions of footage (distance drilled) for various drilling conditions.

PL

Artykuł koncentruje się na zagadnieniu przewidywania długości i przebiegu trajektorii otworu w dwóch następujących po sobie równoważnych warunkach wiercenia. Pierwsza trajektoria jest traktowana jako porównawcza. Stanowi ona kluczową informację na temat czynników wpływających na kąt przestrzennego skrzywienia osi otworu w izotropowych i anizotropowych warunkach wiercenia, określanych za pomocą wskaźnika anizotropii ośrodka oraz możliwości sterowalności narzędziem wiercącym. W pracy przedstawiono również zagadnienia dotyczące planowania trajektorii otworu wiertniczego z uwzględnieniem zestawu dolnej części przewodu wiertniczego oraz możliwości wiercenia kierunkowego. W przypadku posiadania odpowiednich danych z działających otworów możliwe jest obliczenie współczynnika anizotropii ośrodka i sterowalności świdra oraz optymalizacja trajektorii otworów w nowych lub podobnych warunkach wiercenia. Prognoza doboru zestawu dolnej części przewodu wiertniczego i wynikające z niego siła i kąt nachylenia świdra opierają się na teorii sprężystej belki i koncepcji matrycy. Stosując tę teorię można skutecznie modelować odpowiedni zestaw dolnej części przewodu wiertniczego poprzez dobór krzywych łączników, silników płuczkowych i stabilizatorów. Przedstawiono metodę planowania trajektorii otworu. Na przykładzie symulacji pokazano wpływ nacisku na świder oraz zestawu dolnej części przewodu wiertniczego na wartość kąta odchylenia od pionu i kąta przestrzennego skrzywienia jako funkcji przewiertu w różnych warunkach wiercenia.

Słowa kluczowe

EN

drilling

PL

wiercenie

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Wiertnictwo, Nafta, Gaz
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 20/2
• Strony: 317--329
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Chen H.

• University of Tulsa, USA

autor

Miska S.

• University of Tulsa, USA

autor

Mitchell R.F.

• Landmark-Halliburton, USA

Bibliografia

• [1] Bradley W.B.: Factors Affecting the Control of Borehole angle in Straight and Directional Wells. Journal of Petroleum Technology, June 1975, 679-688
• [2] Brakel J.D. et al.: Prediction of Wellbore Trajectory Considering Bottomhole Assembly and Drill Bit Dynamics. SPE 16172, 1987
• [3] Brett J.F. et al.: Method of Modeling the Directional Behavior of Bottomhole Assemblies Including Those with Bent Subs and Downhole Motors. SPE 14767, 1986
• [4] Callas N.P.: Predicting borehole trajectories. Oil & Gas Journal, August 24, 1981, 129-189
• [5] Cheatham J.B.: A Theoretical Model for Directional Drilling Tendency of a Drill Bit in Anisotropic Rock. SPE 10642
• [6] Chen H.: Mathematical Modeling ofTransient Trajectories for Simple BHA. University of Tulsa 2001
• [7] Fischer F.J.: Analysis of Drillstring in Curved Boreholes. SPE 5071, 1974
• [8] Ho H.S.: Prediction of Drilling Trajectory in Directional Wells Via a New Rock Bit Interaction Model. SPE 16658
• [9] Lubinski A.: Developments in Petroleum Engineering. Vol. 1, 1987
• [10] Miska S.: Type Curves for Predicting Directional Tendencies of Simple Bottom-Hole Assemblies. Journal of Energy Resources Technology, September 1998, vol. 120, 193-200
• [11] Murphey J.R. et al.: Hole Deviation and Drill String Behavior. SPE 1259, 1966
• [12] Neubert M.: Advanced Trajectory Simulation of Directional Wellbores
• [13] Sindlinger J.F.: Optimizing Drilling Parameters for Directionally Drilled Holes. Master's Thesis, NM Tech, October 1984
• [14] Suchato P.: Description of the Initial Part of Transient Borehole Trajectory Behavior in Two-Dimensions. Master's Thesis, NM Tech 1985
• [15] Walker B.: Factors Controlling Hole Angle and Direction. SPE 15963