Orientador: Eric Edgar Maidla

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica

Resumo: O custo total da perfuração de um poço pode ser dividido em duas categorias: Custos fixos e variáveis. Entre os custos variáveis está incluído o custo que resulta do tempo realmente gasto com a perfuração do poço. Este custo, sob certas circunstâncias pode ser extremamente elevado dependendo...

Resumo: O custo total da perfuração de um poço pode ser dividido em duas categorias: Custos fixos e variáveis. Entre os custos variáveis está incluído o custo que resulta do tempo realmente gasto com a perfuração do poço. Este custo, sob certas circunstâncias pode ser extremamente elevado dependendo dos parâmetros usados, tais como peso sobre a broca, rotação e tempo de broca fundo. Conseqüentemente estes parâmetros devem ser selecionados para minimização ou otimização do custo total do poço. Existem vários modelos de perfuração para encontrar a combinação destes parâmetros que produzem o custo mínimo de perfuração. Entretanto, há poucos trabalhos na literatura que analisam e comparam estes modelos. Destes trabalhos poucos se preocupam em propor uma metodologia para a escolha dos parâmetros de perfuração visando conseguir o custo mínimo de uma fase do poço. Esta deficiência motivou esta tese. Assim, ela tem como principais objetivos (1) estudar os principais modelos utilizados na otimização dos parâmetros mecânicos durante a perfuração, (2) analisar as técnicas disponíveis de otimização e (3) propor uma técnica, baseada na pesquisa heurística, para determinação dos parâmetros mecânicos que otimizam a perfuração de uma determinada fase do poço. Esta tese é composta de 5 capítulos. No Capítulo 1, o objetivo deste trabalho é precisamente definido e uma breve revisão dos aspectos importantes relacionados com a otimização dos parâmetros mecânicos é apresentada. Uma revisão bibliográfica englobando tópicos importantes relacionados à escolha dos parâmetros adequados e otimização da perfuração está presente no Capítulo 2. No Capítulo 3, uma análise dos mais importantes modelos de taxa de penetração é apresentada,onde ênfase é dada aos modelos de Bourgoyne e Young e de Warren. O Capítulo 4 analisa algumas técnicas de otimização e propõe uma metodologia baseada na pesquisa heurística para otimizar o custo da fase do poço de petróleo. O último capítulo apresenta as mais importantes conclusões tiradas durante o desenvolvimento desta pesquisa e recomendações para futuros trabalhos

Abstract: The total drilling cost of a well can be broken into two categories: variable and fixed drilling costs. Among the variable ones, it is included the cost that results from the time actually spent drilling the well. This cost, that under certain situations can be very high, depends on many...

Abstract: The total drilling cost of a well can be broken into two categories: variable and fixed drilling costs. Among the variable ones, it is included the cost that results from the time actually spent drilling the well. This cost, that under certain situations can be very high, depends on many drilling parameters such as bit weight, rotary speed and bit drilling time. Consequently, these parameters should be selected to minimize or optimize the total cost of a well. There exist many drilling models for finding the combination of these drilling parameters that produces the minimum drilling cost. However, there is only a limited number of papers that analyze or compare these drilling model predictions. Furthermore, only a few papers have proposed calculation procedures for finding the drilling parameters that yield the minimum drilling cost for a phase of the well. The lack of studies on this subject has motivated this research. Thus, its main objectives are (1) to analyze the models for drilling rate determination available in the oil industry, (2) to study some available techniques of optimization and (3) to propose a methodology or calculation procedure to determine the drilling parameters that minimize the drilling cost of a certain section of a well. This thesis comprises five chapters. In Chapter 1, the objectives of this research are precisely defined. AIso, a brief review of some important aspects related to drilling optimization is presented. A literature review on some topics associated with the selection of the drilling parameters to minimize the drilling cost is presented in Chapter 2. Chapter 3 shows an analysis of the most important models for predicting drilling rates. Emphasis is given to two models: (1) Bourgoyne and Young and (2) Warren. In Chapter 4, some available optimization techniques are studied and a methodology for optimizing the drilling cost of a certain section of the well is proposed. This methodology makes use of the heuristic procedure to find the best combination of drilling parameters that yields the minimum drilling cost for a well section. Finally, Chapter 5 shows the most important conclusions drawn during the development of this research and presents some suggestions for future works