Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Drilling simulation and user program of downhole pressure estimation in directional drilling

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การจำลองความดันหลุมเจาะและโปรแกรมการคำนวณความดันหลุมเจาะแบบมีทิศทาง

Year (A.D.)

2015

Document Type

Thesis

First Advisor

Kitipat Siemanond

Second Advisor

Ruktai Prurapark

Faculty/College

The Petroleum and Petrochemical College (วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี)

Degree Name

Master of Science

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Petroleum Technology

DOI

10.58837/CHULA.THE.2015.1965

Abstract

Maintaining wellbore stability is challenging in any drilling situation, especially when directional drilling with narrow pressure window are experienced. An imperative parameter to control wellbore stability is downhole pressure or equivalent circulating density (ECD). An accurate downhole pressure is required in order to maintain it in pressure window and also avoid drilling problems which cause interruption during drilling operation, resulting in high non-productive time. Since annular frictional pressure loss increases ECD, it becomes very challenging to estimate accurate annular pressure loss. Many experimental studies have been developed annular pressure loss prediction without validating results with field measurements. This study aims to estimate an annular pressure loss in directional drilling with or without pipe rotation using several developed models with casing program. The performance of the models are tested by comparing the results with field measurements obtained from Kam Phaeng San Basin, Thailand. The conventional annular frictional pressure loss combined with increasing-pressure-loss model gives a good agreement with field measurements, a pipe rotation effect is more influential on annular pressure loss especially in smaller annular space. In addition, a user-friendly software is also developed using MATLAB platform to predict real time downhole pressure and ECD with casing program.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

การรักษาเสถียรภาพในหลุมเจาะเป็นสิ่งท้าทายอย่างหนึ่งในกระบวนการขุดเจาะ โดยเฉพาะการขุดเจาะหลุมแบบมีทิศทางในพื้นที่ที่มีช่วงความดันของไหลในชั้นหินแคบ ปัจจัยอย่างหนึ่งที่ช่วยควบคุมเสถียรภาพของหลุมเจาะคือ ความดันก้นหลุม (downhole pressure) หรือ ความหนาแน่นน้ำโคลนที่เทียบเท่าความดันก้นหลุม (equivalent circulating density, ECD) ความดันก้นหลุมที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นที่สามารถช่วยรักษาเสถียรภาพของหลุมเจาะและสามารถช่วยลดปัญหาที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการขุดเจาะได้ ปัจจัยสำคัญที่ควบคุมการคำนวณความดันก้นหลุมนี้คือ ความดันที่เกิดจากการไหลของน้ำโคลน มีการทดลองศึกษาลักษณะการไหลของน้ำโคลนในท่อ และแต่ละการทดลองได้เสนอทฤษฎีการคำนวณหาค่าความดันก้นหลุมที่แม่นยำ แต่ทว่าทฤษฎี เหล่านั้นได้พิสูจน์เฉพาะในการทดลองเท่านั้น ไม่ได้นำมาพิสูจน์กับข้อมูลจากการขุดเจาะจริง ดังนั้นการศึกษานี้จึงเป็นการรวบรวมทฤษฎีต่าง ๆ นำมาคำนวณความดันก้นหลุมในการขุดเจาะหลุมแบบมีทิศทาง โดยได้ศึกษาผลกระทบของการหมุนของก้านเจาะต่อความดันก้นหลุม นอกจากนี้ยังได้คำนึงถึงแผนการวางท่อกรุและขนาดของท่อกรุเข้าไปด้วย ทฤษฎีการคำนวณ ความดันก้นหลุมต่าง ๆ ได้นำมาผสมผสานกับผลกระทบของการหมุนของก้านเจาะจนกระทั่งได้ แบบจำลองการคำนวณความดัน และนำผลจากการศึกษาแบบจำลองความดันนี้มาเปรียบเทียบกับ ข้อมูลการขุดเจาะจริงทั้ง 4 หลุมในประเทศไทย ซึ่งตั้งอยู่ในบริเวณแหล่งกำแพงแสงในประเทศไทย ผลจากการศึกษาพบว่าทฤษฎีการคำนวณความดันก้นหลุมที่ผสมผสานกับผลของการหมุน ของการเจาะสามารถคำนวณค่าความดันก้นหลุมได้ใกล้เคียงกับข้อมูลจากหลุมจริงมากที่สุด และยังพบว่าถ้าช่องว่างระหว่างก้านเจาะกับผนังของหลุมเจาะ (annular space) ยิ่งเล็กลงเรื่อย ๆ การหมุนของก้านเจาะส่งผลต่อความดันก้นหลุมมากขึ้น นอกจากนี้งานวิจัยได้ออกแบบและพัฒนาโปรแกรมโดยใช้โปรแกรม MATLAB โปรแกรมที่พัฒนานี้จะสามารถคำนวณค่าความดันก้นหลุมระหว่างการขุดเจาะได้แม่นยำ อีกทั้งยังสามารถแสดงตำแหน่งของการขุดเจาะและลักษณะของหลุมได้อีกด้วย

Link to Full Text

Share

COinS