Bei der Konzeption von Bohrern besteht die größte Herausforderung nicht in einem Mangel an Parametern, sondern in einer überwältigenden Datenmenge, bei der man nicht weiß, wo man anfangen soll.
Bohrkurven, Beschreibungen von Stecklingen, tägliche Bohrberichte, IADC-Ausnutzungswerte, Formationsprotokolle, Bohrparameter, BHA-Konfigurationen - all diese Daten scheinen mit dem Bohrgerät in Verbindung zu stehen.Doch ohne einen verbindenden Faden, endet sie oft als Daten, die auf Daten gestapelt sind, Bilder, die auf Bildern gestapelt sind, und Schlussfolgerungen, die sich rein auf Intuition stützen.
In den letzten Jahren habe ich zunehmend erkannt, daß das Bohrgerätedesign nicht nur das Entwerfen eines Strukturdiagramms ist, sondern auch nicht nur die Anwendung empirischer Regeln.Es erfordert die Übersetzung geologischer, Logging und Bohrsprachen in die Sprache des Bohrgerätedesigns.
Dieser Artikel ist mein Versuch, die Verwirrung und Überlegungen zu organisieren, die ich in den letzten Jahren angesammelt habe.aber es bietet zumindest einen grundlegenden Rahmen für Designer, um Materialien zu überprüfen, die wichtigsten Prioritäten zu identifizieren und ihre Konzepte zu verfeinern.
I. Bohrgerätedesigner müssen zuerst lernen, gut protokollierte Daten zu interpretieren.
Well-logging-Daten an sich ist keine Design-Sprache.
Akustische Reisezeit, natürliche Gamma, Dichte, Widerstandsfähigkeit, Neutronen, Bildprotokolle, Elemente-Erfassungsspektren... für Geologieingenieure sind diese Kurven Werkzeuge zur Interpretation von Untergrundformationen;aber für Bohrgerätedesigner, die sich letztendlich alle auf ein paar Schlüsselfragen reduzieren:
Ist diese Schicht hart oder nicht?
Mahlst du es oder nicht?
Sind sie alle heterogen?
Gibt es Kies, Bruch oder Zwischenschichten?
Könnte es schlammig werden?
Wird die Durchmesserbindung versagen?
Werden die Schneidzähne zerfallen?
Wenn Bohrmaschinenentwerfer also die Loggingkurven interpretieren, müssen sie nicht nur wissen, was sie sind, sondern tiefer eintauchen: Was bedeuten diese Kurven für die Konstruktion der Bohrmaschine?
Die Sonic Travel Time (DT/AC) spiegelt beispielsweise die Hartigkeit und Bohrbarkeit von Gesteinen wider.In Bezug auf die Konstruktion des Bohrgerätes, bedeutet dies die Auswahl geeigneter Schneidzahngröße, Geometrie, Rakewinkel, Zahnnichte und Stoßfestigkeitsmerkmale.
Natürliche Gammastrahlen (GR) und spontanes Potenzial (SP) helfen vor allem bei der Ermittlung der Lithologie, insbesondere des Tongehalts.Das führt zu weicheren Formationen, die zu Schlammkuchen neigenBei niedrigen GR- oder SP-Anomalien kann es sich um Sandsteine oder Carbonate handeln, die tendenziell sauberer und möglicherweise härter und abrasiver sind.Dies bedeutet, zu bestimmen, ob der Schwerpunkt vor allem auf dem "Ausziehen" und "Ausladen" oder auf dem "Pflügen" und "Ausnutzungsbeständigkeit" liegen sollte..??
Die Dichte RHOB spiegelt die Kompaktheit des Gesteins und die Festigkeit seines Rahmens wider.Es ist ein wichtiger Parameter für die Beurteilung der Formationsfestigkeit, Berechnung der spezifischen Energie und Vorhersage der Bohrbarkeit.
Der Widerstand, insbesondere der Unterschied zwischen flacher und tiefer Widerstandsfähigkeit, kann zur Beurteilung der Durchlässigkeit, der Bildung von Schlammkuchen und des Risikos von Differenzklebereien beitragen.Es beeinflusst nicht nur die Formationscharakterisierung, sondern auch Aspekte wie die Spannweite-Behältungsstruktur, hydraulische Reinigung und Bohrungsstabilität.
Der Neutronen-CNL-Log reflektiert die Porosität. Oft wird er in Verbindung mit dem Dichte-Log interpretiert. Hochporöse Sandsteine können außergewöhnlich weich sein, was dazu führt, dass die Bohrstelle übermäßig eindringt;in solchen Fällen, ist eine aggressivere Bohrstrategie nicht notwendigerweise optimal.
Die Bildverarbeitung FMI/EMI dient als unverzichtbares Auge bei der Konzeption von Bohrstücken für komplexe, heterogene Formationen.und Kiesgröße und Verteilung können alle durch Bildgebungsdaten aufgedeckt werdenDiese Faktoren beeinflussen unmittelbar die Stabilität des Meißels, die Schwingungsbeständigkeit, die Schneidfestigkeit und die Stabilität des Schneidflügels.
Das Elementefangenergiespektrum (ECS) kann helfen, die Mineralzusammensetzung, insbesondere den Inhalt von Quarz, Calzit, Pyrit und ähnlichen Mineralien, zu bestimmen.Ein hoher Quarzgehalt deutet typischerweise auf eine starke Schleifkraft hinIn der Konstruktion wird dies in Erwägungen wie Diamant-Schichtdicke, Verschleißfestigkeit der Schneidzähne, Messlänge und Anordnung der Messzähne überführt.
Daher besteht die Essenz der Interpretation von Well-Logging-Kurven nicht darin, die Kurve als solche zu verstehen, sondern die Kurve in Konstruktionsgrenzbedingungen umzusetzen.
II. Zuerst die Schichten festlegen und dann den Ton des Designs bestimmen.
Beim Entwerfen eines Bohrers ist es zunächst wichtig, sich nicht über die Zahngeometrie oder die Schneidflöten zu beeilen.
Der erste Schritt sollte die Schichtung sein.
Auf der Grundlage von GR, SP, DT und Dichtheitslogs wird der Bohrungsbereich zunächst in mehrere Hauptintervalle unterteilt: Schlammstein-Intervall, Sandstein-Intervall, Karbonatgestein-Intervall, interbedded-Intervall,Konglomeratintervall, und Übergangsintervall.
In verschiedenen Phasen sind die Entwurfsaufgaben völlig unterschiedlich.
Im reinen Schlammstein-Intervall liegt der Fokus nicht auf dem Schleifen, sondern auf dem Entfernen und Entladen. Diese Formationen sind typischerweise weich, zusammenhängend und anfällig für Schlammverpackungen.Die Prioritäten bei der Planung sollten die Verhinderung von Schlammverpackungen hervorheben, wodurch eine hydraulische Reinigung gewährleistet, der Abtriebsbereich für Splitter optimiert und die Durchläufe der Schneidflügel optimiert werden.
In Formationen, die vollständig aus Sandstein oder Carbonat bestehen, sind die wichtigsten Erwägungsgründe hocheffiziente Pflügen und Ausnutzungsbeständigkeit".Diese Formationen stellen größere Anforderungen an die Aggressivität der Schneidzähne., Verschleißbeständigkeit, thermische Stabilität und Messungskapazität.
Durch den häufigen Wechsel zwischen weichen und harten Schichten ist es oftmals schwierig, die Strukturen zwischen den Schichten zu verändern.Die Bohrstelle dringt in die weicheren Schichten ein, während sie in den härteren Schichten oder Zwischenschichten auftritt.In solchen Fällen muß die Konstruktion nicht nur eine hohe Durchdringungsrate anstreben, sondern auch die Lastverteilung berücksichtigen.Schlagfestigkeit, und allgemeine Stabilität.
In Schotterträger- oder sehr heterogenen Formationen ist besonderes Augenmerk auf die Aufprallbelastung zu legen.und plötzliche Veränderungen der EigenschaftenDie Bohrmaschine ist nicht in einem stetigen Schnitt beschäftigt, sondern trifft stattdessen wiederholt auf lokalisierte Einschläge.
Daher ist der Zweck der Schichtung nicht, den Bericht poliert aussehen zu lassen, sondern eine Kernfrage zu beantworten:
In diesem Brunnenbereich, was ist die primäre Herausforderung, die die Bohrstelle tatsächlich mit der Bewältigung beauftragt?
III. Quantifizieren Sie jedes Segment und verwandeln Sie Intuition in Grenzbedingungen.
Einfach Schichten aufstellen reicht nicht aus.
Hierarchische Analyse befasst sich mit der Frage der "stratigraphischen Typen", während quantitative Analyse die Frage der "Design-Skala" behandelt.
Nach Ermittlung der wichtigsten Intervalle ist es notwendig, nach einzelnen Segmenten die wichtigsten gesteinmechanischen Parameter, einschließlich Härte, Bohrbarkeit, Schleifbarkeit und Heterogenität, zu ermitteln.
Die Härte und Bohrbarkeit können durch Schätzung der unbeschränkten Druckfestigkeit anhand empirischer Modelle auf der Grundlage von Schallreisezeit, Dichte und anderen Daten beurteilt werden.Dieser Parameter bestimmt, ob der Bohrer für weiche Formationen ausgelegt werden sollOhne diese Beurteilung hängen Geometrie, Rakewinkel und Zahndichte wahrscheinlich von Vermutungen ab.
Die Abriebfestigkeit hängt von der Mineralzusammensetzung ab, insbesondere vom Quarzgehalt.eine dickere DiamantschichtDer Schnitt kann in den frühen Phasen zwar gut funktionieren, kann aber in späteren Phasen aufgrund von Abrieb schnell an Effizienz verlieren.
Die Heterogenität kann durch Bildprotokollierung sowie durch die Hochfrequenzschwankungen in GR, DT und Dichteprotokollen beurteilt werden.je häufiger die stratigraphischen Veränderungen, was möglicherweise auf dünne Zwischenschichten, Kies, Laminationen oder plötzliche Strukturveränderungen hindeutet.Die Kapazitäten für die Bereitstellung und Verteilung von Last müssen verbessert werden..
Die Konstrukteure sollten nicht einfach sagen: "Diese Schicht ist komplex", sondern versuchen, sie klar zu erklären:
Wo ist die Komplexität?
Ist das schwer?
Ist es sehr abrasiv?
Ist es eine Mischung aus Weich und Hart?
Ist es der Schotter?