A MATHEMATICAL MODEL OF MECHANICAL PENETRATION RATE WITH THREE CONTROL PARAMETERS TO OPTIMIZE OIL AND GAS WELL DRILLING

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The types of rock destruction at the bottom hole under different loads on the drilling bit are considered, and well-known domestic and foreign models of the penetration rate are analyzed. As shown, they have no optima as power-type functions, being unsuitable for drilling optimization. In addition, they can be used for quick drilling control by adjusting only one parameter (the load on the bit). A mathematical model based on a sinusoid curve is constructed. This model allows the simultaneous control of three drilling mode parameters, namely, the axial load on the bit, its rotation frequency, and the mud flow rate for flushing the well. The adequacy of the model to the drilling process is verified, and its software implementation is performed. This model automatically recognizes the rock at the bottom hole during drilling, adapts to it, and calculates the optimal control parameters for destructing the traversed rock. The model is intended for an intelligent optimal adaptive control system for oil and gas well drilling.

About the authors

A. A Tsouprikov

Kuban State Technological University

Author for correspondence.
Email: tsouprikov@mail.ru
Krasnodar, Russia

References

  1. Bingham, M.G. A New Approach to Interpreting Rock Drillability, Petroleum Publishing Company, 1965.
  2. Совершенствование технологии и оптимизация режимов бурения. - М.: МНП, ВНИИОЭНГ, сер. Бурение, 1970. - 172 c.
  3. Козловский Е.А. Кибернетика в бурении / Е.А. Козловский, В.М. Питерский, М.А. Комаров. - М.: Недра, 1982. - 300 с.
  4. Мусанов А.М. Техника и технология бурения нефтегазовых скважин: учебник. - М.: Фолиант, 2017. - 222 c.
  5. Григулецкий В.Г. Оптимальное управление при бурении скважин. - М.: Недра, 1988. - 227 c.
  6. Погарский А.А., Чефранов К.А., Шишкин О.П. Оптимизация процессов глубокого бурения / А.А. Погарский, К.А. Чефранов, О.П. Шишкин. - М.: Недра, 1981. - 296 с.
  7. Погарский, А.А. Автоматизация процесса бурения глубоких скважин / А.А. Погарский. - М.: Недра, 1972. - 216 с.
  8. Басарыгин Ю.М. Булатов А.И., Проселков Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин: учебное пособие / Ю.М. Басарыгин, - М.: Недра, 2002. - 631 с.
  9. Sun, T., Fu, H. Rheological Analysis of Soft Rock Unloading Combined with Finite Element Analysis Based on H-K Constitutive Model // Hindawi Mathematical Problems in Engineering. - Vol. 2022. - Article ID 8949590. - 7 p. - DOI: https://doi.org/10.1155/2022/8949590
  10. Шмелев В.А., Сердобинцев Ю.П. Повышение эффективности бурения скважин. 1 часть. Моделирование процесса разрушения горных пород при бурении скважин // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море: науч.-техн. журн. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ». - 2020. - № 7 (331). - С. 5 12.
  11. Irwan, S. Optimization of Weight on Bit during Drilling Operation Based on Rate of Penetration Model / Journal Universitas Pasir Pengaraian. - 2012. - Vol. 4, no. 12. - P. 1690-1695.
  12. Dupriest, F.E., and Koederitz, W.L. Maximizing Drill Rates with Real-Time Surveillance of Mechanical Specific Energy / Proceedings of the SPE/IADC Drilling Conference, Society of Petroleum Engineers, Amsterdam, The Netherlands, February 2005.
  13. Цуприков А.А. Чувствительность показателей механического бурения к изменению параметров управления / А.А. Цуприков // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. - № 3(80). - С. 131-134.
  14. Цуприков А.А. Интеллектуальный буровой автомат для оптимального управления бурением нефтегазовых скважин / А.А. Цуприков. Автоматизация и информатизация ТЭК. - М.: Изд-во «Издательский дом «Губкин», 2022. - № 4(585). - С. 52-54.
  15. Методические рекомендации по разработке и реализации мероприятий по организации дорожного движения Использование программных продуктов математического моделирования транспортных потоков при оценке эффективности проектных решений в сфере организации дорожного движения. - М.: Минтранс РФ, 2017. - 72 c.
  16. Цуприков А.А. Интеллектуальный метод поиска экстремума функции / А.А. Цуприков. World Science: Problems and Innovations. Сб. статей LXIV Международной научно-практической конференции. - Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение». - 2022. - С. 50-53.
  17. Ugendhar, A., Illuri, B., Vulapula, S.R., et al. A Novel Intelligent-Based Intrusion Detection System Approach Using Deep Multilayer Classification. - 2022. Hindawi, Mathematical Problems in Engineering, Vol. 2022, Article ID 8030510, - P. 1-10. - DOI: https://doi.org/10.1155/2022/8030510

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).