تعيين قابليت حفاري سنگ مخزن براساس نرخ نفوذ حفاري در يك چاه نفت در جنوب غرب ايران

Determination of Reservoir Drillability Index based on Drilling Penetration Rate in one oil well in south west of Iran

قابليت حفاري سازند، سختي يا سهولت حفر آن سازند را بيان مي‌كند. قابليت حفاري هر سازند بايستي براساس ويژگي‌هاي آن سازند تعيين شود. اين پارامتر، عاملي مهم در انتخاب روش حفاري و مته مناسب، پيش‌بيني نرخ حفاري و تعيين عمر مته است. با اين وجود در بسياري از مدل‌هاي نرخ نفوذ ارائه شده اين پارامتر ناديده گرفته شده و يا كمتر به آن ارزش قائل شده است. بنابراين؛ با توجه نقش كمرنگ قابليت حفاري سازند در مدل‌هاي نرخ نفوذ، در اين مقاله تلاش شده است كه به بررسي و تعيين مقدار قابليت حفاري سازند پابده در يكي از چاه‌هاي قائم واقع در ميدان كرنج پرداخته شود. از آن‌جايي كه در اين مطالعه از داده‌هاي ميداني براي تعيين قابليت حفاري سازند استفاده خواهد شد و نرخ نفوذ اندازه‌گيري شده ناشي از اثر همه پارامترهاي عملياتي و سازندي است. بنابراين براي تعيين قابليت حفاري سازند نياز است اثر پارامترهاي عملياتي از نرخ نفوذ حذف شود. براي نيل به اين هدف، مدل بورگوين و يانگ به عنوان مدل نرخ نفوذ پايه در نظر گرفته شد. ابتدا مقادير ضرايب ثابت مدل بورگوين و يانگ با استفاده از الگوريتم بهينه‌سازي فاخته تعيين شد. سپس نرخ نفوذ حفاري نسبت به پارامترهاي حفاري نرمالايز شد. در ادامه روابط هر يك از پارامترهاي ژئومكانيكي با نرخ نفوذ نرمالايز شده بررسي شد. اين بررسي‌ها نشان داد كه پارامترهاي ژئومكانيكي به صورت نمايي رابطه بهتري را با نرخ نفوذ نشان مي‌دهند. همچنين تاثير ويژگي‌هاي ژئومكانيكي، به ويژه مقاومت فشاري محدود شده، بر نرخ نفوذ بسيار چشمگير است. با توجه به وابستگي شديد برخي از پارامترهاي ژئومكانيكي نسبت به هم، پارامترهاي مقاومت فشاري محدود شده، زاويه اصطكاك داخلي، ضريب پواسون و چگالي براي تعيين قابليت حفاري انتخاب شدند. به كارگيري قابليت حفاري محاسبه شده در مدل بورگوين و يانگ نشان داد كه دقت مدل را به طور چشمگيري افزايش مي‌دهد.

Drillability of rock is defined in terms of a large number of parameters. However, in most drilling rate models uniaxial compressive strength (UCS) was used as rock drillability. There is a paucity of researches to combine rock drillability with the penetration rate model. Thus, in this study, rock drillability will be calculated based on the penetration rate. BYM was chosen as drilling rate mathematical model to normalize the penetration rate into operational parameters. After eliminating effects of drilling parameters, regression method will be used to evaluate relationships of rock paramters (such as Confined Compressive Strength (CCS), UCS, porosity, clay content, density, Poisson’s ratio, and internal friction angle) with drilling rate. Then, the best parameters of rock based on determination of coefficient will be selected to compute rock drillability. To define coefficients of this model, multiple non-linear regression will be used. The comparison between the modified version of BYM with rock dirllability index and the prior BYM will be done to validate the proposed method. For this research data were gathered from one vertical well in Karanj oilfield. Results indicated that rock parameters significantly affect the penetration rate. Evaluating relationships of understudied rock parameters with drilling rate revealed that UCS, CCS, porosity and shale content have high determination coefficients. The comparison between modified BYM and original BYM showed that applying computed rock drillability using three rock parameters (i.e. CCS, friction angle, density and Poisson’s ratio clay content) in BYM improves accuracy of prediction.