Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 2

Analysis and development of a mathematical model of the acoustic method for monitoring downhole parameters of the drilling process

Analiza i opracowanie modelu matematycznego metody akustycznej monitorowania parametrów odwiertu procesu wiertniczego)

10.15199/48.2024.02.30

nr katalogowy: 147348
10.15199/48.2024.02.30

Streszczenie

The article analyzes the control of downhole parameters of the drilling process and develops a mathematical model that describes this process. Analysis of the rotary drilling process showed that the main downhole parameters to be monitored and diagnosed are the degree of wear and breakage of the bit cutter. The method under study for monitoring and diagnosing downhole parameters is the most reliable and does not require special costs for transmitting information from the bottomhole to the wellhead. For the successful application of this method, a mathematical model has been developed that makes it possible to determine the energy of acoustic vibrations of the bit, taking into account bottom hole parameters. It is shown that the wear of the bit teeth leads to a decrease in the amplitude of the acoustic signal, and the breakage of the cone teeth causes a change in its frequency and amplitude.

Abstract

W artykule dokonano analizy sterowania parametrami otworowymi procesu wiercenia oraz opracowano model matematyczny opisujący ten proces. Analiza procesu wiercenia obrotowego wykazała, że głównymi parametrami otworu wiertniczego, które należy monitorować i diagnozować, są stopień zużycia i złamania świdra. Badana metoda monitorowania i diagnozowania parametrów odwiertu jest najbardziej niezawodna i nie wymaga specjalnych nakładów na przesyłanie informacji z odwiertu do głowicy. Dla pomyślnego zastosowania tej metody opracowano model matematyczny, który umożliwia wyznaczenie energii drgań akustycznych świdra z uwzględnieniem parametrów dennego otworu. Wykazano, że zużycie zębów świdra prowadzi do zmniejszenia amplitudy sygnału akustycznego, a pęknięcie zębów stożka powoduje zmianę jego częstotliwości i amplitudy.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1]. Olawale, S.B., Longe, P.O. & Ofesi, S.F. Evaluating the effect of drill string rotation and change in drilling fluid viscosity on hole cleaning. J Petrol Explor Prod Technol 11, 2981–2989 (2021). https://doi.org/10.1007/s13202-021-01209-y
[2]. Kelessidis V.C., Maglione R., Tsamantaki C., Aspirtakis Y. Optimal determination of rheological parameters for Herschel–Bulkley drilling fluids and impact on pressure drop, velocity profiles and penetration rates during drilling. Journal of Petroleum Science and Engineering.Volume 53, Issues 3–4, September 2006, Pages 203- 224. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2006.06.004.
[3]. Liu N, Zhang D, Gao H, Hu Y, Duan L. Real-Time Measurement of Drilling Fluid Rheological Properties: A Review. Sensors (Basel). 2021 May 21;21(11):3592. doi: 10.3390/s21113592. PMID: 34064161; PMCID: PMC8196762.
[4]. Nayeem Ayesha, Venkatesan R., Faisal Khan. Monitoring of Downhole Parameters for Early Kick Detection December 2015, Journal of Loss Prevention in the Process Industries 40. DOI:10.1016/j.jlp.2015.11.025.
[5]. Guo, P.; Zhang, Z.; Wang, X.; Yue, Z.; Zhang, M. A Novel Borehole Cataloguing Method Based on a Drilling Process Monitoring (DPM) System. Energies 2022, 15, 5832. https://doi.org/10.3390/en15165832
[6]. Saadeldin R, Gamal H, Elkatatny S. Detecting downhole vibrations through drilling horizontal sections: machine learning study. Sci Rep. 2023 Apr 17;13(1):6204. doi: 10.1038/s41598-023-33411-9. PMID: 37069188; PMCID: PMC10110595.
[7]. Wiederhold, H., Kallesøe, A.J., Kirsch, R. et al. Geophysical methods help to assess potential groundwater extraction sites. Grundwasser - Zeitschrift der Fachsektion Hydrogeologie 26, 367– 378 (2021). https://doi.org/10.1007/s00767-021-00495-x
[8]. Tsai, C.-C.; Lin, C.-H. Review and Future Perspective of Geophysical Methods Applied in Nearshore Site Characterization. J. Mar. Sci. Eng. 2022, 10, 344. https://doi.org/10.3390/jmse10030344
[9]. LI Chuan-hui, LIU Xue-wei. The application of geophysical techniques in reducing the drilling risks induced by gas hydrates
[J]. Progress in Geophysics, 2014, 29(1): 300-305. doi: 10.6038/pg20140142
[10]. Xiaoli Li a, S.K. Tso. Drill wear monitoring based on current signals. Wear, Volume 231, Issue 2, July 1999, Pages 172-178. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(99)00130-1.
[11]. Mannan M.A., Broms S., Lindström Bo. Monitoring and Adaptive Control of Cutting Process by Means of Motor Power and Current Measurements. CIRP Annals. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)62720-6 Volume 38, Issue 1, 1989, Pages 347-350
[12]. De Moura Fonsêca D. A., Salazar A. O., Villarreal E. R. L., Echaiz Espinoza G. A., and. Leite A. C. Q. B., "Downhole Telemetry Systems to Monitor Electric Submersible Pumps Parameters in Oil Well," in IEEE Access, vol. 9, pp. 12824-12839, 2021, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3049116.
[13]. Krivoshchekov, S. N., Melekhin, A. A., Turbakov, M. S., Shcherbakov, A. A., and N. I. Krysin. "Development of a telemetric system for monitoring downhole parameters in the course of wells construction (Russian)." OIJ 2017 (2017): 86–88. doi: https://doi.org/10.24887/0028-2448-2017-9-86-88.
[14]. Hongtao Li, Jie Liang, Chengxiao Li, Gao Li, Yingfeng Meng, Peng Yang, Jinlong Liu, Liqun Xu. A novel method to improve mud pulse telemetry performance during gaseated underbalanced drilling. Journal of Petroleum Science and Engineering.Volume 213, June 2022, 110400., https://doi.org/10.1016/j.petrol.2022.110400.
[15]. Dairbayeva Gullazata1, Kabylzhan Ainur. Controlling the Parameters of Process of Drilling Wells Using Mathematical Modeling. Advances in Engineering Research (AER), volume 102.407. Second International Conference on Mechanics, Materials and Structural Engineering (ICMMSE 2017). DOI 10.2991/icmmse17.2017.68.
[16]. A. Ahmad, M. Sulaiman, P. Kumam, M. A. Bakar and Miftahuddin, "Analysis of a Mathematical Model for Drilling System With Reverse Air Circulation by Using the ANN-BHCS Technique," in IEEE Access, vol. 9, pp. 119188-119218, 2021, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3107405.
[17]. Аскеров Дж.С., Гамидов М.Г. «Исследование процесса передачи энергии акустических сигналов на устье скважин», Международный научный журнал «Синергия наук», №17(ноябрь), 2017, с.462-469.
[18]. A.A.Abouzed and G.A.Cooper «Experimental veritcation of a drilling cimulator ,paper presented at the 8th international Conference of Mining ,Petroleum and Metallurgial Engineering,Suez Canal University ,Egypt 17-19 March 2003

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-2 , nr katalogowy 147348 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-2 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2024-2

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma