Настоящий

Aug 04, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 11318 (2022) Цитировать эту статью

1850 Доступов

3 цитаты

Подробности о метриках

Точное прогнозирование порового давления в режиме реального времени имеет решающее значение, особенно при бурении с технической и экономической точки зрения. Его прогноз позволит сэкономить затраты, время и даже принять правильные решения до того, как возникнут проблемы. Доступные корреляции для прогнозирования порового давления зависят от данных каротажа, характеристик пласта и комбинации параметров каротажа и бурения. Целью данной работы является применение искусственных нейронных сетей (ИНС) и адаптивной системы нейро-нечеткого вывода (ANFIS) для внедрения двух моделей для оценки градиента пластового давления в режиме реального времени на основе доступных данных бурения. Используемые параметры включают скорость проходки (ROP), скорость потока бурового раствора (Q), давление в стояке (SPP) и скорость вращения (RS). Для разработки прогнозной модели использовался набор данных, полученный из некоторых вертикальных скважин. Для проверки предложенных моделей искусственного интеллекта (ИИ) использовался другой набор данных. Обе модели прогнозировали выходные данные с хорошим коэффициентом корреляции (R) для обучения и тестирования. При этом средняя абсолютная процентная ошибка (AAPE) не превышала 2,1%. На этапе валидации разработанные модели оценили градиент давления с хорошей точностью. Данное исследование доказывает надежность предложенных моделей для оценки градиента давления при бурении по данным бурения. Кроме того, обеспечивается корреляция на основе ИНС, которую можно использовать напрямую путем введения оптимизированных весов и смещений всякий раз, когда доступны параметры бурения, вместо запуска модели ИНС.

Пластовое давление создается флюидами внутри порового пространства породы. На определенной глубине нормальный градиент возникает из-за веса столба морской воды, простирающегося от поверхности до интересующей точки. Отклонение от нормального тренда можно охарактеризовать как аномальное, которое может быть как пониженным, так и повышенным давлением1. Нормальное давление не является постоянным и зависит от количества растворенных солей, типа жидкости, присутствия газа и градиента температуры. Сверхнормальное или избыточное давление — это пластовое давление, превышающее нормальное гидростатическое давление, а субнормальное давление — это давление, которое ниже нормального давления. Сверхнормальное создается за счет нормального давления в дополнение к дополнительному источнику давления. Избыточное давление может быть связано с различными причинами: геологическими, механическими, геохимическими и комбинированными2. Зоны аномального давления могут привести к серьезным техническим и экономическим проблемам, таким как удары и выбросы. Пониженное давление может привести к потере циркуляции и дифференциальному прихвату труб, что приведет к установке дополнительных обсадных колонн (более высокие затраты на бурение)2. Точная оценка пластового давления в режиме реального времени может обеспечить улучшение траектории скважины и конструкции обсадной колонны, лучший анализ стабильности ствола скважины, эффективную программу бурового раствора и снижение общих затрат на бурение3,4.

Оценка пластового давления может быть как количественной, так и качественной. Большинство этих методов основаны на графическом сравнении нормальных линий тренда с наблюдаемыми для выявления аномальных изменений, которые могут относиться к зонам аномального давления. Существующие в литературе методы использовали каротажные диаграммы, свойства пластов и параметры бурения. Хоттман и Джонсон5 были первыми, кто оценил поровое давление на основе данных каротажа сланцев путем построения кросс-графиков, которые связывают градиент давления с коэффициентом удельного сопротивления или разницей во времени распространения звука между наблюдаемым и нормальным трендом. Мэтьюз и Келли6 использовали полулогарифмическую шкалу для корреляции Хоттмана и Джонсона. Пеннебейкер7 заменил разницу во времени прохождения звука, использованную Хоттманом и Джонсоном5, на коэффициент времени прохождения звука. Автор оценил поровое давление по графику X–Y, аналогичному графику Хоттмана и Джонсона. В этом методе использовалась единая линия тренда для определенного типа горных пород во всем мире, но это может быть не верно для всех типов горных пород. Eaton8 подтвердил, что градиенты пластового давления и давления вскрышных пород влияют на свойства, полученные по данным каротажа. В результате корреляции Хоттмана и Джонсона следует расширить, включив в них влияние напряжения вскрышных пород. Eaton8 предложил эмпирическую модель, основанную на акустических данных, для прогнозирования градиента давления в сланцевых пластах.