Khi thiết kế khoan, thách thức lớn nhất không phải là thiếu các tham số mà là có một lượng dữ liệu áp đảo và không biết bắt đầu từ đâu.
Các đường cong ghi hồ khoan, mô tả các vỏ, báo cáo khoan hàng ngày, chỉ số mài mòn IADC, nhật ký hình thành, tham số khoan, cấu hình BHA - tất cả các dữ liệu này dường như liên quan đến khoan.Tuy nhiên không có một sợi dây thống nhất, chúng thường kết thúc như là dữ liệu chồng lên trên dữ liệu, hình ảnh chồng lên hình ảnh, và kết luận dựa hoàn toàn trên trực giác.
Trong những năm gần đây, tôi đã nhận ra ngày càng nhiều rằng thiết kế khoan không chỉ đơn thuần là soạn thảo một sơ đồ cấu trúc hoặc đơn giản là áp dụng các quy tắc thực nghiệm;nó đòi hỏi phải dịch địa chất, ghi lại, và các ngôn ngữ khoan vào ngôn ngữ thiết kế máy khoan.
Bài viết này là nỗ lực của tôi để tổ chức sự nhầm lẫn và suy nghĩ mà tôi đã tích lũy trong vài năm qua.nhưng ít nhất nó cung cấp một khuôn khổ cơ bản cho các nhà thiết kế để xem xét các vật liệu, xác định các ưu tiên chính và tinh chỉnh thiết kế của họ.
I. Các nhà thiết kế khoan trước tiên phải học cách giải thích dữ liệu ghi lại tốt.
Việc ghi lại dữ liệu không phải là một ngôn ngữ thiết kế.
Thời gian du hành âm thanh, gamma tự nhiên, mật độ, kháng lực, neutron, nhật ký hình ảnh, quang phổ bắt bắt nguyên tố... cho các kỹ sư địa chất, các đường cong này là công cụ để giải thích các hình thành dưới bề mặt;nhưng cho các nhà thiết kế khoan, cuối cùng tất cả đều rút ra từ một vài câu hỏi quan trọng:
Lớp này cứng hay không?
Anh nghiền nó hay không?
Tất cả chúng đều không đồng nhất?
Có sỏi, gãy xương, hoặc các lớp giữa không?
Nó có thể bùn không?
Các tính năng giữ đường kính sẽ thất bại?
Răng cắt sẽ bị rạn?
Do đó, khi các nhà thiết kế khoan khoan, họ phải vượt ra ngoài việc chỉ đơn giản là "biết chúng là gì" và đào sâu hơn: Những đường cong này ngụ ý gì cho thiết kế cấu trúc của khoan khoan?
Ví dụ, thời gian di chuyển âm thanh (DT / AC) phản ánh độ cứng và khả năng khoan đá. Nói chung, giá trị cao hơn cho thấy các thành phần mềm hơn, trong khi giá trị thấp hơn cho thấy các thành phần cứng hơn.Về thiết kế khoan, điều này chuyển thành việc chọn kích thước răng cắt phù hợp, hình học, góc cào, mật độ răng và đặc điểm chống va chạm.
Tia gamma tự nhiên (GR) và tiềm năng tự phát (SP) chủ yếu giúp xác định lithology, đặc biệt là hàm lượng đất sét.dẫn đến các hình thành mềm hơn dễ bị bùn bánh; sự bất thường GR hoặc SP thấp có thể tương ứng với đá cát hoặc carbonate, có xu hướng sạch hơn và có khả năng cứng hơn và mài mòn hơn.điều này có nghĩa là xác định xem trọng tâm chính nên là tải ra và thả ra hay cắt cày và kháng mòn.
Mật độ RHOB phản ánh độ gọn gàng của đá và độ bền của khung của nó. Mật độ cao hơn thường chỉ ra độ gọn gàng hơn của đá và có thể tương ứng với độ bền nén cao hơn.Nó là một thông số quan trọng để đánh giá sức mạnh hình thành, tính năng đặc tính, và dự đoán khả năng khoan.
Chống, đặc biệt là sự khác biệt giữa kháng nông và sâu có thể giúp đánh giá độ thấm, hình thành bánh bùn và nguy cơ dính chênh lệch.nó ảnh hưởng không chỉ đến đặc điểm hình thành mà còn cả các khía cạnh như cấu trúc giữ gauge, làm sạch thủy lực, và ổn định giếng.
Đường CNL neutron phản ánh độ xốp. Nó thường được giải thích kết hợp với nhật ký mật độ. Đá cát có độ xốp cao có thể đặc biệt mềm, khiến khoan thâm nhập quá nhiều;trong những trường hợp đó, một chiến lược khoan mạnh hơn không nhất thiết là tối ưu, tính ổn định và khả năng kiểm soát phải được ưu tiên.
Lưu trữ hình ảnh FMI/EMI phục vụ như là một "mắt" không thể thiếu trong thiết kế khoan cho các hình thành phức tạp, khác nhau.và kích thước sỏi và phân bố tất cả có thể được tiết lộ thông qua dữ liệu hình ảnhCác yếu tố này trực tiếp ảnh hưởng đến sự ổn định của cưa, sức đề kháng rung động, sức mạnh của răng cắt và sự ổn định của cánh cắt.
Phạm vi năng lượng bắt bắt nguyên tố (ECS) có thể giúp xác định thành phần khoáng chất, đặc biệt là hàm lượng thạch anh, canxit, pyrit và các khoáng chất tương tự.Hàm lượng thạch anh cao thường cho thấy độ mài mòn mạnhVề mặt thiết kế, điều này được chuyển thành các cân nhắc như độ dày lớp kim cương, độ chống mòn của răng cắt, chiều dài đo và bố trí răng đo.
Do đó, bản chất của việc giải thích đường cong khai thác thạch không phải là "hiểu được đường cong" tự nó, mà là dịch đường cong thành các điều kiện ranh giới thiết kế.
Đầu tiên, thiết lập các lớp, sau đó xác định âm thanh thiết kế.
Khi thiết kế một cái khoan, bước đầu tiên là tránh vội vàng quyết định về hình học răng hoặc các ống cắt.
Bước đầu tiên là tạo lớp.
Dựa trên GR, SP, DT và nhật ký mật độ, phần giếng đầu tiên được chia thành một số khoảng thời gian chính: khoảng thời gian đá bùn, khoảng thời gian đá cát, khoảng thời gian đá cacbonat, khoảng thời gian giữakhoảng conglomerate, và khoảng thời gian chuyển tiếp.
Ở các giai đoạn khác nhau, các nhiệm vụ thiết kế hoàn toàn khác nhau.
Trong khoảng thời gian đá bùn tinh khiết, trọng tâm không phải là nghiền mà là khử và xả. Những hình thành này thường mềm, gắn kết và dễ bị bùn đóng gói.Ưu tiên thiết kế nên nhấn mạnh việc ngăn ngừa bùn đóng gói, đảm bảo làm sạch thủy lực, tối ưu hóa không gian loại bỏ chip, và tối ưu hóa các lối chảy cánh cắt.
Trong các cấu trúc hoàn toàn bao gồm đá cát hoặc đá carbonate, những cân nhắc chính là khả năng cày cao và khả năng mòn.Những hình thành như vậy đặt ra những đòi hỏi lớn hơn đối với sự hung hăng của răng cắt, chống mòn, ổn định nhiệt và khả năng giữ gauge.
Các hình thành và vùng chuyển tiếp liên kết thường là những khía cạnh khó khăn nhất của thiết kế và cũng là những khu vực xảy ra thất bại thường xuyên.khoan thâm nhập các lớp mềm hơn trong khi trải qua tác động trong các lớp cứng hơn hoặc interbedsTrong trường hợp này, thiết kế phải vượt ra ngoài việc chỉ theo đuổi tỷ lệ thâm nhập cao; nó cũng phải tính đến sự phân phối tải,Kháng va chạm, và sự ổn định tổng thể.
Trong các thành phần đeo sỏi hoặc rất đa dạng, tải trọng va chạm phải được chú ý đặc biệt. sỏi không chỉ đơn giản là "khó"; những thách thức của nó xuất phát từ sự không liên tục, đa dạng,và những thay đổi đột ngột trong các thuộc tính. Các khoan không tham gia vào cắt ổn định nhưng thay vào đó liên tục gặp phải các tác động địa phương.
Do đó, mục đích của lớp không phải là để làm cho báo cáo trông bóng, nhưng để giải quyết một câu hỏi cốt lõi:
Trong phần giếng này, thách thức chính mà giếng khoan thực sự được giao nhiệm vụ giải quyết là gì?
III. Xác định số lượng mỗi phân đoạn, biến trực giác thành các điều kiện ranh giới.
Chỉ một lớp không đủ.
Phân tích phân cấp giải quyết vấn đề về các loại hình chiến lược, trong khi phân tích định lượng giải quyết vấn đề về quy mô thiết kế.
Sau khi xác định các khoảng thời gian chính, cần phải trích xuất, trên cơ sở phân đoạn từng phân đoạn, các thông số cơ học đá chính, bao gồm độ cứng, khả năng khoan, khả năng nghiền và dị tính.
Độ cứng và khả năng khoan có thể được đánh giá bằng cách ước tính sức mạnh nén không bị hạn chế bằng cách sử dụng các mô hình thực nghiệm dựa trên thời gian di chuyển âm thanh, mật độ và các dữ liệu khác.Thông số này xác định liệu khoan có nên được thiết kế cho các hình thành mềmNếu không có đánh giá này, hình học răng, góc cào và mật độ răng có thể dựa vào phỏng đoán.
Chống mài mòn phụ thuộc vào thành phần khoáng chất, đặc biệt là hàm lượng thạch anh.một lớp kim cương dày hơnNếu không, trong khi bit có thể hoạt động tốt trong các giai đoạn đầu, nó có thể nhanh chóng mất hiệu quả do sơn mòn trong các giai đoạn sau.
Heterogeneity có thể được đánh giá thông qua ghi hình ảnh, cũng như do biến động tần số cao trong GR, DT và nhật ký mật độ.các biến động tầng lớp thường xuyên hơn, có khả năng chỉ ra các lớp trộn mỏng, sỏi, lớp mỏng hoặc thay đổi cấu trúc đột ngột.và khả năng phân phối tải phải được tăng cường.
Các nhà thiết kế không nên chỉ đơn thuần nói, "mảng này rất phức tạp", nhưng thay vào đó cố gắng giải thích nó một cách rõ ràng:
Sự phức tạp ở đâu?
Có khó không?
Nó có rất thô?
Có phải là sự pha trộn giữa mềm và cứng?