Optimization of a directional borehole trajectory as the criterion of minimum cost of performance

• Autorzy: Gonet A.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja trajektorii otworu kierunkowego dla kryterium minimalizacji kosztu jego wykonania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

New drilling technical and technological solutions enhance the development of directional drilling, enabling better control of direction of drilling and real-time 3D information about the position of the bit in the borehole rendered by the control and measurement apparatuses. The 2D and 3D method of designing the trajectory of a borehole axis has been modified in this paper. In both cases the minimum cost of drilling of a borehole in an interval from the beginning of its deflecting (KOP) up to the ultimate destination point was assumed to be the optimization criterion. Another assumption says that the admissible dogleg will never be exceeded over the entire interval of the borehole axis. Commonly more and more boreholes are performed from one place or one drilling platform. Such drilling is aimed at, e.g. developing unconventional deposits of natural gas or improving the depletion factor by injecting water or CO2. In such cases the boreholes are located densely, which may result in their colliding. Hence, attention was drawn to the fact that in such cases inaccuracies of apparatuses measuring the angle of deflection of the borehole, azimuth, length of the borehole and formation of error ellipsoids around a given point should be accounted for. The assumed method of positioning the borehole axis is also important. For a considerable length of the borehole axis the calculations are simple but time-consuming, therefore specialist computer programs are recommended. The trajectories of directional boreholes should be designed taking into account the position of the neighboring boreholes and inaccuracy of measuring equipment, as in this way the level of risk of potential collisions of boreholes axes can be determined.

PL

Wprowadzanie najnowszych rozwiązań technicznych i technologicznych do wiertnictwa sprzyja rozwojowi wierceń kierunkowych. Jest to możliwe dzięki szerokim możliwościom sterowania kierunkiem wiercenia i aparaturze kontrolno-pomiarowej mogącej w czasie rzeczywistym przekazywać informacje o położeniu świdra w przestrzeni trójwymiarowej. W artykule zmodyfikowano projektowanie w przestrzeni dwu i trójwymiarowej trajektorii osi otworu kierunkowego. Założono, że kryterium optymalizacji w obu przypadkach jest minimum kosztu wykonania otworu w interwale od początku jego kierunkowania (KOP) aż do końcowego celu. Przyjęto także ograniczenie mówiące o tym, że na całym analizowanym interwale osi otworu nie zostanie przekroczona dopuszczalna krzywizna. W praktyce wiertniczej obserwuje się coraz to więcej otworów wykonywanych z jednego placu lub z jednej platformy wiertniczej. Przykładowo są to wiercenia mające na celu udostępniania złóż gazu niekonwencjonalnego lub poprawienie współczynnika sczerpania złóż poprzez zatłaczanie do nich wody lub CO2. W takich przypadkach zazwyczaj zwiększa się zagęszczenie otworów, co może w niekorzystnych przypadkach prowadzić do ich kolizji. Z tego powodu zwrócono uwagę, że w takich sytuacjach wskazane jest uwzględnienie niedokładności przyrządów mierzących kąt odchylenia osi otworu i jej azymut oraz długość otworu i tworzenie wokół danego punktu pomiarowego elipsoidy błędu. Tutaj istotna jest także przyjęta metodyka określania przestrzennego położenia osi otworu. Dla znacznej długości osi otworu obliczenia są proste lecz bardzo czasochłonne i dlatego warto skorzystać z programów komputerowych. Zatem zaleca się projektować trajektorie osi otworów kierunkowych z uwzględnieniem położenia sąsiednich otworów i niedokładności przyrządów pomiarowych, co umożliwia określenie poziomu ryzyka w zakresie potencjalnych kolizji osi otworów.

Słowa kluczowe

EN

directional boreholes; trajectories; cost of drilling; colliding borehole axes

PL

otwory kierunkowe; trajektorie; koszty wiercenia; kolizje osi otworów

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 57, no. 4
• Strony: 901--910
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., wykr.

Twórcy

autor

Gonet A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Drilling, Oil and Gas, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• COMPASS, 2008, Landmark Halliburton.
• Gonet A., 1981. Możliwości sterowania kątem odchylenia otworów wiertniczych przy pomocy stabilizatorów. Archiwum Górnictwa, vol. 26, issue 4, str. 735- 745.
• Gonet A., 1982. Metodyka stabilizacji dolnej części przewodu wiertniczego. Archiwum Górnictwa, vol. 27, issue 3, str. 225-245.
• Gonet A., 1987. Technologia stołowego wiercenia otworów kierunkowych w świetle badań modelowych i warunków geologicznych. Zeszyty Naukowe AGH, Wiertnictwo, Nafta, Gaz, z. 3, Kraków.
• Gonet A., Knez D., Stryczek S., 2012. Analiza wpływu błędów pomiarowych na wyznaczanie trajektorii osi otworu wiertniczego. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, w druku.
• Lubinski A., 1961. Maximum permissible dog-legs in rotary boreholes. Journal of Petroleum Technology, February.
• Lubinski A., 1987. Developments in Petroleum Engineering, vol. 1, Stability of Tubulars, Deviation Control, ed. Stefan Miska, Houston, Gulf Publishing Company.
• Miska S., 1979. Drilling Optimization, The University of Trondheim.
• Miska S., Miska W., 2006. Modeling of Complex Bottom Hole Assemblies in Curved and Straight Holes. Archives of Mining Sciences, vol. 51, issue 1, p. 35-54.
• Mitchell R.F., Miska S. Z., 2011. Fundamentals of Drilling Engineering. Society of Petroleum Engineers, Richardson.
• Matanović D., 2007. Tehnika izrade buśotina. Manualia Universitatis Studiorum Zagrabiensis Udżbenici Sveulista u Zagrebu.
• Pinka J., Wittenberger G., Engel J., 2007. Borehole Mining. F. BERG. TU, Kośice.
• Wojtanowicz A.,1975. Problemy optymalizacji procesu wiercenia. Skrypt AGH, nr 460, Kraków.