EP2816194A1 - Method for performing a deep drilling process - Google Patents
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- EP2816194A1 EP2816194A1 EP13172893.3A EP13172893A EP2816194A1 EP 2816194 A1 EP2816194 A1 EP 2816194A1 EP 13172893 A EP13172893 A EP 13172893A EP 2816194 A1 EP2816194 A1 EP 2816194A1
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
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- E21B2200/00—Special features related to earth drilling for obtaining oil, gas or water
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Definitions
- the invention relates to a method for performing a deep drilling operation, wherein a drill pipe is used, which is suspended from a cable and carries at its lower end a drill head.
- the drill string is rotated by a drive.
- Geological drilling operations commonly referred to as deep drilling operations
- deep drilling operations are very energy and cost intensive. For example, in the exploration and production of oil and / or natural gas such drilling operations are carried out at great expense.
- the cost of operating a derrick is $ 6 per day, and for a rig it can be millions of dollars per day. Improvements in deep drilling operations are therefore of significant economic importance.
- a manual procedure of drilling operations has hitherto been customary, in which an experienced plant operator controls the drilling process by means of various control interventions, e.g. Example by adjusting the speed of the drill or the braking torque to a cable drum on which a rope is wound to suspend the drill string.
- the operator observes, among other things, the feed rate of the drill string, which is referred to in the literature as "Rate Of Penetration", ROP, the hook load, which is adjustable in a cable winch with rope drum by their braking torque, and vibrations on the drill string.
- the recirculated rinsing fluid is often examined by other employees for rocks that are washed to the surface, or on contained gas bubbles. This information may be taken into account when determining the driving style by the system operator. Because the costs for the drilling process are often billed in daily rates, the cost consideration is predominantly time-related and the goal of the plant operator is the minimization of the time required to reach the desired drilling depth.
- WO 2009/062725 A2 is a method for performing a deep well known in which motors are arranged for feed and rotation of the drill head and thus at the lower end of the drill string.
- a control is provided in which, in a first mode of operation, the speed of rotation of the bit, often referred to as "RPM,” and the drilling pressure are controlled so that the power at the bit is a predetermined maximum, and at which, in a second mode of operation, regulate the same quantities so that the depth of cut (DOC) is kept at a predetermined value.
- RPM speed of rotation of the bit
- DOC depth of cut
- WO 2012/080812 A2 is a derrick with a hydraulic motor on the drill head known.
- an iterative optimization of the driving style is performed, which is based on an approximation of characteristics of the hydraulic motor.
- a PID controller provides there for a defined rotational speed of the cable drum by engaging a mechanical brake, which generates a braking torque on the cable drum.
- a mechanical brake which generates a braking torque on the cable drum.
- the invention has for its object to improve the efficiency in performing a deep drilling operation.
- the invention has the advantage that due to the use of a multi-variable controller, the two controlled variables feed rate and hook load on the cable are controlled simultaneously. Since these sizes are highly dependent on each other, this is of particular advantage.
- the speed of rotation of the drill pipe which is also referred to as shaft speed below, is consistent with the drill speed when no additional motor is provided at the bottom of the shaft for the drill bit. For example, even if at the lower end of the shaft, a hydraulic motor causes additional rotation of the drill head relative to the shaft, a change in shaft speed will affect the drill speed and thus primarily the feed rate, but will also indirectly affect the hook load, ie, those due to the drill string the cable tension exerted.
- the brake size for the cable for example, when using a cable drum required for the operation of the drum brake Actuator corresponds primarily affects the hook load, but has a significant effect on the feed rate (ROP) on the contact pressure of the drill head ("Weight On Bit", WOB).
- ROP feed rate
- WOB Weight On Bit
- a suitable multi-variable controller has at least as many inputs as controlled variables and at least as many outputs as manipulated variables.
- the couplings between the different sizes are taken into account in a uniform controller concept.
- the design of the multivariable controller takes place via a matrix / vector calculation.
- the choice of the feed rate (ROP) as a controlled variable has the advantage that it is easily measurable and of great importance for the time required to achieve the desired drilling depth.
- the hook load is also easily measurable and representative of the contact pressure of the drill head (WOB), which is crucial for the fragmentation of the rock.
- a use of the contact pressure as a control variable would have the disadvantage that their measurement would be associated with considerable difficulties, since they u. a. depends on the frictional forces on the walls of the borehole and the buoyancy of the drill string in the rinsing liquid, which can be subject to strong fluctuations.
- the manipulated variables used shaft speed and braking size for the cable advantageously correspond to the previously used by the operator for manual control intervention.
- the multi-variable controller significantly relieves the operator of manual control actions compared to the conventional manual mode, which has been described above, achieved.
- the closed-loop multi-variable controller responds faster and more reproducibly to disturbances, which can occur, for example, by changes in the rock formations during the drilling process.
- the control keeps the feed speed and pressure more precisely at preset values, thus improving the service life of drill heads.
- a model-based predictive controller (“MPC”) is used as the multi-variable controller.
- MPC model-based predictive controller
- a discrete-time dynamic model of the process to be controlled serves to calculate the future states of the process in dependence on the input signals and to select suitable input signals based on this prediction. This allows the calculation of the optimum in terms of a quality function input signal with the simultaneous consideration of input and state constraints.
- the drive torque which is required to achieve the desired shaft speed, and / or the return temperature of a rinsing fluid used during the drilling operation can be advantageously monitored for maintaining predetermined upper limits in an advantageous manner.
- This can disturbances, z. As an overload of the drive or overheating of the drill head can be avoided.
- a regulation of the speed of a pump for the rinsing liquid could be useful in addition to the above-described multi-variable control.
- the pump speed does not have a significant transverse influence on the other controlled variables of the multiuser controller described above.
- the control of the pump speed can therefore be done either by a separate size controller or integrated into a correspondingly extended multi-variable controller.
- the pump speed as a further manipulated variable, which is predetermined as a function of at least the return temperature of the washing liquid by a controller, an optimization of the pump performance while ensuring adequate cooling achievable.
- the function block for model-based predictive multi-variable control integrated in the SIMATIC PCS 7 process control system contains such an optimization as of PCS 7 V8.0 (December 2012).
- any linear combination of all manipulated variables and controlled variables of the multivariable controller can be formulated.
- Secondary conditions for the controlled variables are specified in the form of tolerance ranges for the setpoints.
- the optimizer delivers setpoints within the tolerance ranges that are optimal in terms of the quality criterion. In this case, the current value of the quality criterion, z.
- the system operator displayed on an operator station to strengthen the energy and cost awareness.
- the operating point optimization in the multi-variable controller has the advantage that each manipulated variable and controlled variable can be evaluated with a cost factor. This achieves an objective cost optimization that can deviate significantly from the purely subjective assessment of the system operator.
- This objective cost optimization is of considerable advantage over a "blind" maximization of the feed rate (ROP), because in the range of the maximum achievable feed rate experience has shown that undesirable side effects already occur, for example a smearing of the drill head, unwanted vibrations, excessive wear or energy waste.
- the limits that can be specified for each manipulated or controlled variable arise due to technological constraints, eg. As the maximum available drive power, the state of wear of the drill head or the prevention of vibration.
- the preliminary considerations for the specification of the quality criterion also support the definition of alarm limits, e.g. B. with regard to a required replacement of the drill head.
- control device for controlling a deep drilling operation which comprises means for carrying out the method according to claim 1.
- the invention is preferably implemented in software or in software and firmware.
- the invention is thus also a computer program with program code instructions executable by a computer and, on the other hand, a storage medium with such a computer program, ie a computer program product with program code means, and finally also a control device, in whose memory such a computer program is used as means for carrying out the method and its embodiments loaded or loadable.
- the single FIGURE shows a block diagram of a deep drilling device 1 with the essential components drill 2 and control device 3.
- the drill 2 is for example a derrick, which is equipped with measuring means for detecting current measured values and with adjusting means for influencing the drilling process.
- the control device 3 is realized for example by an automation device, in which a function block 4 is loaded for a multi-variable controller with integrated operating point optimization.
- the automation device includes a processing unit and a memory in which a computer program is loaded, which is executed during operation of the automation device for controlling the deep drilling operation by the processing unit.
- a SIMATIC S7 as a function block 4, for example, the model-based predictive multi-variable controller ModPreCon, which is known from the SIEMENS catalog ST PCS 7, is used.
- a drill pipe In deep drilling operations, a drill pipe is used which is composed of several segments and carries at its lower end a drill head, which, as soon as it is worn, must be replaced with complete removal of the linkage.
- the feed rate v (ROP) and the wear of the drill head are mainly dependent on the rock type G, which can be determined for example by a laboratory sample of emerging from the borehole mud, from the contact pressure of the drill head (WOB) against the rock and the drill speed n (RPM).
- the drill head may be preceded by a hydraulic motor, which causes an additional rotation of the drill head relative to the linkage.
- the bit rotation speed is increased from the shaft speed by a substantially constant offset, which, however, is insignificant for the behavior of the control, so that in the following between the terms shaft speed and drill speed need not be distinguished.
- Drill speed n and brake magnitude B additionally have an effect on a torque M of the drive motor which rotates the shaft of the drill string and a measured return temperature T of the rinse medium pumped into the borehole.
- torque M and return temperature T their monitoring would be sufficient in principle to comply with predetermined limits, so that disturbances due to impermissible elevations are avoided.
- the setting of a return quantity Q of the rinsing agent is carried out to optimize the Spülstoff- and energy consumption with a separate controller 5 in the control device 3, which specifies a pump speed nP as a function of the measured return temperature T and possibly in dependence of the determined rock type G as a manipulated variable.
- this controller may additionally be implemented in the multi-variable controller, so that instead of a 2 ⁇ 2 multi-variable control, it is then a 3 ⁇ 3 multi-variable control by the functional module 4.
- exemplary rock properties R, z As further variables which influence the drilling process carried out by the drill 2, exemplary rock properties R, z. As the rock hardness, and a weight FG of the introduced into the borehole drill string drawn. The weight FG of the drill string loads, reduced by the bucket caused by the Spülstoffstand and the hook load FH, on the drill head.
- the contact force of the drill head (WOB) differs during the drilling process only by an offset of the hook load FH, so measured on the hook load changes, apart from dynamic effects and friction in the borehole, in an advantageous manner for the control of the changes in the contact pressure of the drill head ,
- the described integration of a working point optimization in the function module 4 and thus in the multi-variable controller has the advantage that an economic optimization of the drilling operation can be carried out, which has the goal to minimize the total costs for a borehole at a location with specific rock properties R and a predetermined depth H.
- a quality criterion can be specified, which is formed on the basis of the costs.
- the investment costs KA are time-related costs and result from the costs for the equipment leasing and for the personnel. This costs per day costs dK.
- KA dK * tDR ,
- the hook load FH affects the wear of the drill head and thus the maintenance costs via the contact pressure of the drill head (WOB).
- the replacement of a drill head causes material costs KB.
- N drill heads are required for the entire drilling operation, with the number of drill heads being the ratio of the tDR time requirement for the entire drilling operation and the average life of a drill bit results.
- the drill head change has a double effect on the costs.
- KE KC + KF * n With KC - energy costs and KF - a speed-related cost factor.
- MSE Mechanical Specific Energy
- the specific mechanical energy can be compared to the so-called “Rock Compressive Strength", a measure of the physical properties of the rock. If the rock properties are known from laboratory investigations, it can be used to verify the efficiency of the drilling process.
- the proposed method for performing a deep drilling operation is universally applicable to drilling rigs on land or on oil rigs, ie on-shore or off-shore, regardless of design details of the drilling rig. It can be used in particular for electric or hydraulic main drive drills, directly on a shaft mounted drill head, for downhole hydraulic drilling machines or downhole electric drilling machines, or for drills with cable drag systems, mechanical or electrodynamic depending on the brake type corresponding, predetermined by the multi-variable controller braking effect. In this case, no special downhole sensor technology is required in an advantageous manner.
- the adaptation to a concrete drilling rig is made by data-based process identification for the model-based predictive controller and possibly by specification of the quality criterion for the optimization from a business or energy point of view. As stated above, a largely exact cost definition for the quality criterion is possible. at This can be done by empirical estimates, eg. B. for the service life of the drill head to be supplemented.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Tiefbohrvorgangs, wobei ein Bohrgestänge verwendet wird, das durch einen Antrieb in Drehung versetzt wird, das an einem Seilzug aufgehängt ist, und das an seinem unteren Ende einen Bohrkopf trägt. Zur Verbesserung der Regelgüte wird ein Mehrgrößenregler (4) in einer Steuerungseinrichtung (3) verwendet, auf welchen als Regelgrößen zumindest die durch das Bohrgestänge auf den Seilzug ausgeübte Zugkraft (FH) und die Vorschubgeschwindigkeit (v) des Bohrgestänges geführt sind. Als Stellgrößen werden vorteilhaft die Drehzahl (n) der Drehung des Bohrgestänges und eine Bremsgröße (B) für den Seilzug durch den Mehrgrößenregler (4) ausgegeben. Damit können Quereinflüsse bei der Regelung berücksichtigt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei die Verwendung eines Mehrgrößenreglers (4) in welchen eine betriebswirtschaftliche und/oder energetische Optimierung des stationären Arbeitspunktes integriert ist. Dadurch wird eine Minimierung der Kosten für den Bohrvorgang ermöglicht.The invention relates to a method for performing a deep drilling operation, wherein a drill pipe is used, which is rotated by a drive, which is suspended from a cable, and which carries at its lower end a drill head. To improve the quality of control, a multi-variable controller (4) is used in a control device (3) on which at least the traction force (FH) exerted by the drill pipe on the cable pull and the feed speed (v) of the drill pipe are guided as controlled variables. As manipulated variables, the speed (s) of rotation of the drill pipe and a brake quantity (B) for the cable are advantageously output by the multivariable controller (4). Thus, lateral influences can be taken into account in the control. Particularly advantageous is the use of a multi-variable controller (4) in which a business management and / or energy optimization of the stationary operating point is integrated. This minimizes the cost of drilling.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Tiefbohrvorgangs, wobei ein Bohrgestänge verwendet wird, welches an einem Seilzug aufgehängt ist und an seinem unteren Ende einen Bohrkopf trägt. Das Bohrgestänge wird durch einen Antrieb in eine Drehung versetzt.The invention relates to a method for performing a deep drilling operation, wherein a drill pipe is used, which is suspended from a cable and carries at its lower end a drill head. The drill string is rotated by a drive.
Geologische Bohrvorgänge, die im Allgemeinen als Tiefbohrvorgänge bezeichnet werden können, sind sehr energie- und kostenintensiv. Beispielsweise bei der Exploration und Förderung von Erdöl und/oder Erdgas werden derartige Bohrvorgänge mit hohem Aufwand durchgeführt. Die Kosten für den Betrieb eines Bohrturms liegen bei sechsstelligen Dollarbeträgen pro Tag, bei einer Bohrinsel können es Millionenbeträge pro Tag sein. Verbesserungen bei der Durchführung von Tiefbohrvorgängen sind daher von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung.Geological drilling operations, commonly referred to as deep drilling operations, are very energy and cost intensive. For example, in the exploration and production of oil and / or natural gas such drilling operations are carried out at great expense. The cost of operating a derrick is $ 6 per day, and for a rig it can be millions of dollars per day. Improvements in deep drilling operations are therefore of significant economic importance.
In der Praxis ist bisher eine manuelle Fahrweise von Bohrvorgängen üblich, bei der ein erfahrener Anlagenfahrer den Bohrvorgang durch verschiedene Stelleingriffe steuert, z. B. durch Einstellung der Drehzahl des Bohrers oder des Bremsmoments an einer Seiltrommel, auf welche ein Seil zur Aufhängung des Bohrgestänges aufgewickelt ist. Der Anlagenfahrer beobachtet u. a. die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrgestänges, die in der Fachliteratur als "Rate Of Penetration", ROP, bezeichnet wird, die Hakenlast, die bei einem Seilzug mit Seiltrommel durch deren Bremsmoment einstellbar ist, und Vibrationen am Bohrgestänge. Zudem wird häufig durch weitere Mitarbeiter die rückgeführte Spülflüssigkeit auf Gesteinsbrocken untersucht, die mit an die Oberfläche geschwemmt werden, oder auf enthaltene Gasbläschen. Diese Informationen werden ggf. bei der Festlegung der Fahrweise durch den Anlagenfahrer berücksichtigt. Weil die Kosten für den Bohrvorgang häufig in Tagessätzen abgerechnet werden, erfolgt die Kostenbetrachtung dabei überwiegend zeitbezogen und das Ziel des Anlagenfahrers ist die Minimierung des Zeitbedarfs bis zur Erreichung der angestrebten Bohrtiefe.In practice, a manual procedure of drilling operations has hitherto been customary, in which an experienced plant operator controls the drilling process by means of various control interventions, e.g. Example by adjusting the speed of the drill or the braking torque to a cable drum on which a rope is wound to suspend the drill string. The operator observes, among other things, the feed rate of the drill string, which is referred to in the literature as "Rate Of Penetration", ROP, the hook load, which is adjustable in a cable winch with rope drum by their braking torque, and vibrations on the drill string. In addition, the recirculated rinsing fluid is often examined by other employees for rocks that are washed to the surface, or on contained gas bubbles. This information may be taken into account when determining the driving style by the system operator. Because the costs for the drilling process are often billed in daily rates, the cost consideration is predominantly time-related and the goal of the plant operator is the minimization of the time required to reach the desired drilling depth.
Aus der
Aus der
In der
Bezüglich einer Beschreibung eines Beispiels für eine Aufhängung eines Bohrgestänges mittels Seilzug und Seiltrommel wird auf die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Effizienz bei der Durchführung eines Tiefbohrvorgangs zu verbessern.The invention has for its object to improve the efficiency in performing a deep drilling operation.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist das neue Verfahren zur Durchführung eines Tiefbohrvorgangs die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, in Anspruch 6 ein Computerprogramm, in Anspruch 7 ein digitales Speichermedium und in Anspruch 8 eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.To solve this problem, the new method for performing a deep drilling operation on the features specified in
Die Erfindung hat den Vorteil, dass aufgrund der Verwendung eines Mehrgrößenreglers die beiden Regelgrößen Vorschubgeschwindigkeit und Hakenlast am Seilzug gleichzeitig geregelt werden. Da diese Größen stark voneinander abhängig sind, ist dies von besonderem Vorteil. Die Drehzahl der Drehung des Bohrgestänges, die im Folgenden auch als Wellendrehzahl bezeichnet wird, stimmt mit der Bohrerdrehzahl überein, wenn kein zusätzlicher Motor am unteren Ende der Welle für den Bohrkopf vorgesehen ist. Auch wenn am unteren Ende der Welle beispielsweise ein Hydraulikmotor eine zusätzliche Drehung des Bohrkopfs gegenüber der Welle bewirkt, beeinflusst eine Änderung der Wellendrehzahl die Bohrerdrehzahl und damit primär die Vorschubgeschwindigkeit, wirkt sich indirekt aber auch auf die Hakenlast aus, d. h. auf die durch das Bohrgestänge auf den Seilzug ausgeübte Zugkraft. Die Bremsgröße für den Seilzug, die beispielsweise bei Verwendung einer Seiltrommel der für die Betätigung der Trommelbremse erforderlichen Stellgröße entspricht, beeinflusst primär die Hakenlast, wirkt sich aber über die Anpresskraft des Bohrkopfes ("Weight On Bit", WOB) maßgeblich auf die Vorschubgeschwindigkeit (ROP) aus. Diese Wechselwirkungen oder Quereinflüsse werden in vorteilhafter Weise durch den Mehrgrößenregler bei der Regelung der jeweiligen Regelgröße Vorschubgeschwindigkeit oder Hakenlast berücksichtigt. Somit werden Regelgüte und Effizienz bei der Durchführung des Tiefbohrvorgangs verbessert.The invention has the advantage that due to the use of a multi-variable controller, the two controlled variables feed rate and hook load on the cable are controlled simultaneously. Since these sizes are highly dependent on each other, this is of particular advantage. The speed of rotation of the drill pipe, which is also referred to as shaft speed below, is consistent with the drill speed when no additional motor is provided at the bottom of the shaft for the drill bit. For example, even if at the lower end of the shaft, a hydraulic motor causes additional rotation of the drill head relative to the shaft, a change in shaft speed will affect the drill speed and thus primarily the feed rate, but will also indirectly affect the hook load, ie, those due to the drill string the cable tension exerted. The brake size for the cable, for example, when using a cable drum required for the operation of the drum brake Actuator corresponds primarily affects the hook load, but has a significant effect on the feed rate (ROP) on the contact pressure of the drill head ("Weight On Bit", WOB). These interactions or cross influences are taken into account in an advantageous manner by the multi-variable controller in the control of the respective control variable feed rate or hook load. Thus, control performance and efficiency in performing the deep drilling operation are improved.
Ein dazu geeigneter Mehrgrößenregler hat zumindest so viele Eingänge wie Regelgrößen und zumindest so viele Ausgänge wie Stellgrößen. Die Kopplungen zwischen den verschiedenen Größen werden in einem einheitlichen Reglerkonzept berücksichtigt. Der Entwurf des Mehrgrößenreglers erfolgt über eine Matrizen-/Vektorrechnung.A suitable multi-variable controller has at least as many inputs as controlled variables and at least as many outputs as manipulated variables. The couplings between the different sizes are taken into account in a uniform controller concept. The design of the multivariable controller takes place via a matrix / vector calculation.
Die Wahl der Vorschubgeschwindigkeit (ROP) als Regelgröße hat den Vorteil, dass diese leicht messbar und von großer Bedeutung für den Zeitbedarf zur Erreichung der angestrebten Bohrtiefe ist. Die Hakenlast ist ebenfalls leicht messbar und repräsentativ für die Anpresskraft des Bohrkopfes (WOB), welche maßgeblich für die Zertrümmerung des Gesteins ist. Eine Verwendung der Anpresskraft als Regelgröße hätte dagegen den Nachteil, dass ihre Messung mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden wäre, da sie u. a. von den Reibungskräften an den Wänden des Bohrlochs und dem Auftrieb des Bohrgestänges in der Spülflüssigkeit abhängt, welche starken Schwankungen unterliegen können.The choice of the feed rate (ROP) as a controlled variable has the advantage that it is easily measurable and of great importance for the time required to achieve the desired drilling depth. The hook load is also easily measurable and representative of the contact pressure of the drill head (WOB), which is crucial for the fragmentation of the rock. A use of the contact pressure as a control variable, however, would have the disadvantage that their measurement would be associated with considerable difficulties, since they u. a. depends on the frictional forces on the walls of the borehole and the buoyancy of the drill string in the rinsing liquid, which can be subject to strong fluctuations.
Die verwendeten Stellgrößen Wellendrehzahl und Bremsgröße für den Seilzug entsprechen in vorteilhafter Weise den bisher vom Anlagenfahrer für manuelle Steuerung genutzten Eingriffen. Dabei wird durch den Mehrgrößenregler eine deutliche Entlastung des Anlagenfahrers von manuellen Stelleingriffen gegenüber der konventionellen Handfahrweise, die eingangs beschrieben wurde, erreicht. Der in einem geschlossenen Regelkreis befindliche Mehrgrößenregler reagiert schneller und reproduzierbarer auf Störeinflüsse, die beispielsweise durch Änderungen in den Gesteinsformationen beim Bohrvorgang auftreten können. Durch die Regelung werden Vorschubgeschwindigkeit und Anpresskraft präziser auf vorgegebenen Werten gehalten und somit die Standzeit von Bohrköpfen verbessert.The manipulated variables used shaft speed and braking size for the cable advantageously correspond to the previously used by the operator for manual control intervention. In this case, the multi-variable controller significantly relieves the operator of manual control actions compared to the conventional manual mode, which has been described above, achieved. The closed-loop multi-variable controller responds faster and more reproducibly to disturbances, which can occur, for example, by changes in the rock formations during the drilling process. The control keeps the feed speed and pressure more precisely at preset values, thus improving the service life of drill heads.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird als Mehrgrößenregler ein modellbasierter Prädiktivregler ("Model Predictive Control", MPC) verwendet. In derartigen Reglern dient ein zeitdiskretes dynamisches Modell des zu regelnden Prozesses dazu, die zukünftigen Zustände des Prozesses in Abhängigkeit von den Eingangssignalen zu berechnen und aufgrund dieser Vorhersage geeignete Eingangssignale zu wählen. Dies ermöglicht die Berechnung des im Sinne einer Gütefunktion optimalen Eingangssignales unter der gleichzeitigen Berücksichtigung von Eingangs- und Zustandsbeschränkungen.In a particularly advantageous embodiment, a model-based predictive controller ("MPC") is used as the multi-variable controller. In such regulators, a discrete-time dynamic model of the process to be controlled serves to calculate the future states of the process in dependence on the input signals and to select suitable input signals based on this prediction. This allows the calculation of the optimum in terms of a quality function input signal with the simultaneous consideration of input and state constraints.
Beim Bohrvorgang können in vorteilhafter Weise zusätzlich das Antriebsdrehmoment, welches zur Erreichung der gewünschten Wellendrehzahl erforderlich ist, und/oder die Rücklauftemperatur einer beim Bohrvorgang verwendeten Spülflüssigkeit auf Einhalten vorgegebener Obergrenzen überwacht werden. Dadurch können Störungen, z. B. eine Überlastung des Antriebs bzw. eine Überhitzung des Bohrkopfs, vermieden werden.During the drilling operation, the drive torque, which is required to achieve the desired shaft speed, and / or the return temperature of a rinsing fluid used during the drilling operation can be advantageously monitored for maintaining predetermined upper limits in an advantageous manner. This can disturbances, z. As an overload of the drive or overheating of the drill head can be avoided.
Eine Regelung der Drehzahl einer Pumpe für die Spülflüssigkeit könnte zusätzlich zur oben beschriebenen Mehrgrößenregelung sinnvoll sein. Solange für eine ausreichende Abfuhr von Bohrklein und eine ausreichende Kühlung des Bohrkopfes gesorgt ist, hat jedoch die Pumpendrehzahl keinen nennenswerten Quereinfluss auf die übrigen Regelgrößen des oben beschriebenen Mehrgrößenreglers. Die Regelung der Pumpendrehzahl kann daher wahlweise durch einen gesonderten Eingrößenregler erfolgen oder in einen entsprechend erweiterten Mehrgrößenregler integriert werden. In jedem Fall ist durch die Verwendung der Pumpendrehzahl als weitere Stellgröße, die in Abhängigkeit zumindest von der Rücklauftemperatur der Spülflüssigkeit durch einen Regler vorgegeben wird, eine Optimierung der Pumpenleistung bei gleichzeitiger Gewährleistung einer ausreichenden Kühlung erreichbar.A regulation of the speed of a pump for the rinsing liquid could be useful in addition to the above-described multi-variable control. As long as sufficient removal of drill cuttings and sufficient cooling of the drill head is ensured, however, the pump speed does not have a significant transverse influence on the other controlled variables of the multiuser controller described above. The control of the pump speed can therefore be done either by a separate size controller or integrated into a correspondingly extended multi-variable controller. In any case, by using the pump speed as a further manipulated variable, which is predetermined as a function of at least the return temperature of the washing liquid by a controller, an optimization of the pump performance while ensuring adequate cooling achievable.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Mehrgrößenreglers, in welchen eine betriebswirtschaftliche und/oder energetische Optimierung des stationären Arbeitspunktes beim Bohrvorgang integriert ist. Beispielsweise der im Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7 integrierte Funktionsbaustein zur modellbasierten prädiktiven Mehrgrößenregelung enthält ab PCS 7 V8.0 (Dezember 2012) eine derartige Optimierung. Als Gütekriterium kann eine beliebige Linearkombination aller Stell-und Regelgrößen des Mehrgrößenreglers formuliert werden. Nebenbedingungen für die Regelgrößen werden in Form von Toleranzbereichen für die Sollwerte vorgegeben. Der Optimierer liefert Sollwerte innerhalb der Toleranzbereiche, die optimal im Sinne des Gütekriteriums sind. Dabei wird in vorteilhafter Weise der aktuelle Wert des Gütekriteriums, z. B. der entstehenden Kosten oder des spezifischen Energieverbrauchs, dem Anlagenfahrer auf einer Operatorstation angezeigt, um das Energie- und Kostenbewusstsein zu stärken. Insbesondere bei der Durchführung von Tiefbohrvorgängen hat die Arbeitspunktoptimierung im Mehrgrößenregler den Vorteil, dass jede Stell-und Regelgröße mit einem Kostenfaktor bewertet werden kann. Dadurch wird eine objektive Kostenoptimierung erreicht, die von der rein subjektiven Einschätzung des Anlagenfahrers deutlich abweichen kann. Diese objektive Kostenoptimierung ist von erheblichem Vorteil gegenüber einer "blinden" Maximierung der Vorschubgeschwindigkeit (ROP), weil im Bereich der maximal erreichbaren Vorschubgeschwindigkeit erfahrungsgemäß bereits unerwünschte Nebenwirkungen auftreten, beispielsweise ein Verschmieren des Bohrkopfes, unerwünschte Vibrationen, überhöhter Verschleiß oder Energieverschwendung. Die Grenzen, die für jede Stell- oder Regelgröße vorgegeben werden können, ergeben sich aufgrund technologischer Randbedingungen, z. B. der maximal zur Verfügung stehenden Antriebsleistung, des Verschleißzustands des Bohrkopfes oder der Vermeidung von Vibrationen. Die Vorüberlegungen zur Spezifikation des Gütekriteriums unterstützen zudem bei der Definition von Alarmgrenzwerten, z. B. im Hinblick auf einen erforderlichen Austausch des Bohrkopfes.Particularly advantageous is the use of a multi-variable controller in which a business management and / or energy optimization of the stationary operating point is integrated during the drilling process. For example, the function block for model-based predictive multi-variable control integrated in the SIMATIC PCS 7 process control system contains such an optimization as of PCS 7 V8.0 (December 2012). As a quality criterion, any linear combination of all manipulated variables and controlled variables of the multivariable controller can be formulated. Secondary conditions for the controlled variables are specified in the form of tolerance ranges for the setpoints. The optimizer delivers setpoints within the tolerance ranges that are optimal in terms of the quality criterion. In this case, the current value of the quality criterion, z. As the resulting costs or the specific energy consumption, the system operator displayed on an operator station to strengthen the energy and cost awareness. In particular, when performing deep drilling operations, the operating point optimization in the multi-variable controller has the advantage that each manipulated variable and controlled variable can be evaluated with a cost factor. This achieves an objective cost optimization that can deviate significantly from the purely subjective assessment of the system operator. This objective cost optimization is of considerable advantage over a "blind" maximization of the feed rate (ROP), because in the range of the maximum achievable feed rate experience has shown that undesirable side effects already occur, for example a smearing of the drill head, unwanted vibrations, excessive wear or energy waste. The limits that can be specified for each manipulated or controlled variable, arise due to technological constraints, eg. As the maximum available drive power, the state of wear of the drill head or the prevention of vibration. The preliminary considerations for the specification of the quality criterion also support the definition of alarm limits, e.g. B. with regard to a required replacement of the drill head.
Die oben genannte Aufgabe wird auch mit einer Steuerungseinrichtung zur Regelung eines Tiefbohrvorgangs gelöst, die Mittel zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 umfasst. Die Erfindung ist dabei bevorzugt in Software oder in Soft-und Firmware implementiert. Die Erfindung ist damit einerseits auch ein Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen und andererseits ein Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm, also ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, sowie schließlich auch eine Steuerungseinrichtung, in deren Speicher als Mittel zur Durchführung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Computerprogramm geladen oder ladbar ist.The above object is also achieved with a control device for controlling a deep drilling operation, which comprises means for carrying out the method according to
Anhang der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im Folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.Annex of the drawing, in which an embodiment of the invention is shown, the invention and refinements and advantages are explained in more detail below.
Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Tiefbohrvorrichtung 1 mit den wesentlichen Komponenten Bohrgerät 2 und Steuerungseinrichtung 3. Bei dem Bohrgerät 2 handelt es sich beispielsweise um einen Bohrturm, der mit Messmitteln zur Erfassung aktueller Messwerte und mit Stellmitteln zur Beeinflussung des Bohrvorgangs ausgestattet ist. Die Steuerungseinrichtung 3 ist beispielsweise durch ein Automatisierungsgerät realisiert, in welches ein Funktionsbaustein 4 für einen Mehrgrößenregler mit integrierter Arbeitspunktoptimierung geladen ist. Das Automatisierungsgerät enthält eine Verarbeitungseinheit und einen Speicher, in den ein Computerprogramm geladen ist, das im Betrieb des Automatisierungsgeräts zur Regelung des Tiefbohrvorgangs durch die Verarbeitungseinheit ausgeführt wird. Als Automatisierungsgerät kommt beispielsweise eine SIMATIC S7, als Funktionsbaustein 4 beispielsweise der modellbasierte prädiktive Mehrgrößenregler ModPreCon, der aus dem SIEMENS Katalog ST PCS 7 bekannt ist, zum Einsatz.The single FIGURE shows a block diagram of a
Bei Tiefbohrvorgängen wird ein Bohrgestänge verwendet, das aus mehreren Segmenten zusammengesetzt ist und an seinem unteren Ende einen Bohrkopf trägt, der, sobald er verschlissen ist, bei vollständiger Entnahme des Gestänges ausgetauscht werden muss. Die Vorschubgeschwindigkeit v (ROP) und der Verschleiß des Bohrkopfes sind überwiegend abhängig von der Gesteinsart G, die beispielsweise anhand einer Laborprobe des aus dem Bohrloch austretenden Rücklaufschlamms bestimmt werden kann, von der Anpresskraft des Bohrkopfs (WOB) gegen das Gestein sowie von der Bohrerdrehzahl n (RPM).In deep drilling operations, a drill pipe is used which is composed of several segments and carries at its lower end a drill head, which, as soon as it is worn, must be replaced with complete removal of the linkage. The feed rate v (ROP) and the wear of the drill head are mainly dependent on the rock type G, which can be determined for example by a laboratory sample of emerging from the borehole mud, from the contact pressure of the drill head (WOB) against the rock and the drill speed n (RPM).
Am unteren Ende des Bohrgestänges kann dem Bohrkopf ein Hydraulikmotor vorgeschaltet sein, der eine zusätzliche Drehung des Bohrkopfs gegenüber dem Gestänge bewirkt. In diesem Fall ist die Bohrkopfdrehzahl gegenüber der Wellendrehzahl um einen im Wesentlichen konstanten Offset erhöht, der jedoch unerheblich für das Verhalten der Regelung ist, sodass im Folgenden zwischen den Begriffen Wellendrehzahl und Bohrerdrehzahl nicht unterschieden werden muss.At the lower end of the drill string, the drill head may be preceded by a hydraulic motor, which causes an additional rotation of the drill head relative to the linkage. In this case, the bit rotation speed is increased from the shaft speed by a substantially constant offset, which, however, is insignificant for the behavior of the control, so that in the following between the terms shaft speed and drill speed need not be distinguished.
Die verschiedenen primären Wirkungen und Wechselwirkungen, welche die auf das Bohrgerät 2 gegebenen Stellgrößen auf die Messgrößen ausüben, sind in der Figur durch Pfeile angedeutet, die mit durchbrochenen Linien in den Block eingezeichnet sind, der das Bohrgerät 2 repräsentiert. So haben die Bohrerdrehzahl n (RPM) eine primäre Wirkung auf die Vorschubgeschwindigkeit v (ROP) und die Bremsgröße B, welche auf den Seilzug der Bohrgestängeaufhängung gegeben wird, eine primäre Wirkung auf die gemessene Hakenlast FH. Zwischen Bohrerdrehzahl n und Hakenlast FH sowie zwischen Bremsgröße B und Vorschubgeschwindigkeit v besteht jedoch zusätzlich eine starke Wechselwirkung, welche bisher vernachlässigt wurde, durch den neuen Mehrgrößenregler nun in vorteilhafter Weise in der Regelung Berücksichtigung findet. Mit dem neuen Verfahren zur Durchführung eines Tiefbohrvorgangs können somit Vorschubgeschwindigkeit v und Hakenlast FH erheblich präziser als bisher auf vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwerten gehalten werden.The various primary effects and interactions exerted on the measured variables by the manipulated variables given on the
Bohrerdrehzahl n und Bremsgröße B haben zusätzlich Auswirkungen auf ein Drehmoment M des Antriebsmotors, welcher die Welle des Bohrgestänges in Drehung versetzt, und eine gemessene Rücklauftemperatur T des in das Bohrloch gepumpten Spülmittels. Bei den Größen Drehmoment M und Rücklauftemperatur T würde prinzipiell deren Überwachung auf Einhalten vorgegebener Grenzen genügen, damit Störungen aufgrund unzulässiger Überhöhungen vermieden werden. Die Einstellung einer Rücklaufmenge Q des Spülmittels erfolgt zur Optimierung des Spülmittel- und Energieverbrauchs mit einem gesonderten Regler 5 in der Steuerungseinrichtung 3, welcher eine Pumpendrehzahl nP in Abhängigkeit der gemessenen Rücklauftemperatur T und eventuell in Abhängigkeit der ermittelten Gesteinsart G als Stellgröße vorgibt. In einer Abwandlung des gezeigten Ausführungsbeispiels kann dieser Regler zusätzlich im Mehrgrößenregler realisiert sein, sodass es sich anstelle einer 2X2-Mehrgrößenregelung dann um eine 3X3-Mehrgrößenregelung durch den Funktionsbaustein 4 handelt.Drill speed n and brake magnitude B additionally have an effect on a torque M of the drive motor which rotates the shaft of the drill string and a measured return temperature T of the rinse medium pumped into the borehole. In the case of the variables torque M and return temperature T, their monitoring would be sufficient in principle to comply with predetermined limits, so that disturbances due to impermissible elevations are avoided. The setting of a return quantity Q of the rinsing agent is carried out to optimize the Spülmittel- and energy consumption with a
Als weitere Größen, welche den durch das Bohrgerät 2 ausgeführten Bohrvorgang beeinflussen, sind exemplarisch Gesteinseigenschaften R, z. B. die Gesteinshärte, und ein Gewicht FG des in das Bohrloch eingeführten Bohrgestänges eingezeichnet. Die Gewichtskraft FG des Bohrgestänges lastet, vermindert um den durch den Spülmittelstand im Bohrloch verursachten Auftrieb und die Hakenlast FH, auf dem Bohrkopf. Die Anpresskraft des Bohrkopfs (WOB) unterscheidet sich beim Bohrvorgang lediglich um einen Offset von der Hakenlast FH, sodass an der Hakenlast gemessene Änderungen, abgesehen von dynamischen Effekten und der Reibung im Bohrloch, in für die Regelung vorteilhafter Weise den Veränderungen der Anpresskraft des Bohrkopfes entsprechen.As further variables which influence the drilling process carried out by the
Die beschriebene Integration einer Arbeitspunktoptimierung im Funktionsbaustein 4 und damit im Mehrgrößenregler hat den Vorteil, dass eine wirtschaftliche Optimierung des Bohrvorgangs durchgeführt werden kann, welche das Ziel hat, die Gesamtkosten für ein Bohrloch an einem Standort mit spezifischen Gesteinseigenschaften R und einer vorgegebenen Tiefe H zu minimieren. Dazu kann ein Gütekriterium vorgegeben werden, welches auf der Basis der Kosten gebildet ist. Gesamtkosten KG für das Bohrloch setzen sich dabei zusammen aus Kosten KA für die Anlage, Kosten KM für die Wartung beim Bohrvorgang und Kosten KE der aufgewendeten Energie. Es gilt:
Die Anlagekosten KA sind zeitbezogene Kosten und ergeben sich aus den Kosten für das Anlagen-Leasing und für das Personal. Dabei fallen pro Tag Kosten dK an. Der Zeitbedarf tDR für den gesamten Bohrvorgang, englisch: "Drilling Time", kann berechnet werden zu
mit
With
Die Anlagekosten KA können dann berechnet werden zu:
Die Hakenlast FH wirkt sich über die Anpresskraft des Bohrkopfes (WOB) auf den Verschleiß des Bohrkopfes und damit auf die Instandhaltungskosten aus. Der Austausch eines Bohrkopfes verursacht Materialkosten KB. Für den gesamten Bohrvorgang sind N Bohrköpfe erforderlich, wobei sich die Anzahl der Bohrköpfe aus den Quotienten des Zeitbedarfs tDR für den gesamten Bohrvorgang und der mittleren Lebensdauer eines Bohrkopfes ergibt. Der Bohrkopfwechsel wirkt sich zweifach auf die Kosten aus. Zum einen erhöht sich die Stillstandszeit tDO entsprechend der Formel:
mit
N - Anzahl der Bohrköpfe und
tR - Zeitbedarf eines Bohrkopftauschs, englisch: "Replacement Time".The hook load FH affects the wear of the drill head and thus the maintenance costs via the contact pressure of the drill head (WOB). The replacement of a drill head causes material costs KB. N drill heads are required for the entire drilling operation, with the number of drill heads being the ratio of the tDR time requirement for the entire drilling operation and the average life of a drill bit results. The drill head change has a double effect on the costs. On the one hand, the downtime tDO increases according to the formula:
With
N - number of drill heads and
tR - Time required for a drill head exchange, in English: "Replacement Time".
Zum anderen fallen Instandhaltungskosten KM an gemäß der Formel:
mit
KB - Kosten eines Bohrkopfs, englisch: "Bit".On the other hand, maintenance costs accrue to KM according to the formula:
With
KB - costs of a boring head, English: "Bit".
Beispielsweise bei Verwendung eines Seilzugs mit Seiltrommel und Reibbremse zur Erzeugung eines Bremsdrehmoments werden durch den Bremsenverschleiß keine nennenswerten Kosten verursacht. Die Wellendrehzahl n hingegen wirkt sich auf die Reibungskräfte am Bohrkopf und Gestänge aus und korreliert in erster Näherung mit Energiekosten KE für den Antrieb des Bohrers, welche berechnet werden zu:
mit
KC - Energiefixkosten und
KF - ein drehzahlbezogener Kostenfaktor.For example, when using a cable with cable drum and friction brake to generate a braking torque caused by the brake wear no significant cost. The shaft speed n, on the other hand, has an effect on the frictional forces on the drill head and linkage and correlates to a first approximation with energy costs KE for driving the drill, which are calculated as:
With
KC - energy costs and
KF - a speed-related cost factor.
Bei Verwendung eines derart bestimmten Gütekriteriums erfolgt in vorteilhafter Weise automatisch eine betriebswirtschaftliche Optimierung des Tiefbohrvorgangs.When using a quality criterion determined in this way, a business optimization of the deep drilling operation automatically takes place automatically.
Ergänzend zur betriebswirtschaftlichen Optimierung kann die spezifische mechanische Energie MSE, englisch: "Mechanical Specific Energy", für den Bohrvorgang berechnet und angezeigt werden. Diese ist proportional zu dem auf die Vorschubgeschwindigkeit v bezogenen Energieverbrauch und berechnet sich nach der Formel:
Nach Multiplikation mit einem Bohrkopfwirkungsgrad, der üblicherweise zwischen 30 und 40 % beträgt, und Einheitenumrechnung kann die spezifische mechanische Energie mit der sogenannten "Rock Compressive Strength" verglichen werden, einer Kennzahl für die physikalischen Eigenschaften des Gesteins. Wenn die Gesteinseigenschaften aufgrund von Laboruntersuchungen bekannt sind, kann damit die Effizienz des Bohrvorgangs überprüft werden.After multiplication with a wellhead efficiency typically between 30 and 40% and unit conversion, the specific mechanical energy can be compared to the so-called "Rock Compressive Strength", a measure of the physical properties of the rock. If the rock properties are known from laboratory investigations, it can be used to verify the efficiency of the drilling process.
Das vorgeschlagene Verfahren zur Durchführung eines Tiefbohrvorgangs ist universell einsetzbar, bei Bohrtürmen an Land oder bei Bohrinseln, d. h. On-Shore oder Off-Shore, unabhängig von konstruktiven Details der Bohranlage. Es kann insbesondere angewendet werden für Bohrgeräte mit elektrischem oder hydraulischem Hauptantrieb, direkt auf einer Welle montiertem Bohrkopf, für Bohrgeräte mit hydraulischem Downhole-Motor oder mit elektrischem Downhole-Motor, oder für Bohrgeräte mit Seilzugbremssystemen, die mechanisch oder elektrodynamisch in Abhängigkeit einer dem jeweiligen Bremsentyp entsprechenden, durch den Mehrgrößenregler vorgegebenen Bremsgröße wirken. Dabei ist in vorteilhafter Weise keine spezielle Downhole-Sensorik erforderlich. Die Anpassung an ein konkretes Bohrgerät erfolgt durch datenbasierte Prozessidentifikation für den modellbasierten Prädiktivregler und ggf. durch Spezifikation des Gütekriteriums für die Optimierung nach betriebswirtschaftlichen oder energetischen Gesichtspunkten. Dabei ist, wie oben dargelegt, eine weitgehend exakte Kostendefinition für das Gütekriterium möglich. Bei Bedarf kann diese durch empirische Abschätzungen, z. B. für die Standzeit des Bohrkopfes, ergänzt werden.The proposed method for performing a deep drilling operation is universally applicable to drilling rigs on land or on oil rigs, ie on-shore or off-shore, regardless of design details of the drilling rig. It can be used in particular for electric or hydraulic main drive drills, directly on a shaft mounted drill head, for downhole hydraulic drilling machines or downhole electric drilling machines, or for drills with cable drag systems, mechanical or electrodynamic depending on the brake type corresponding, predetermined by the multi-variable controller braking effect. In this case, no special downhole sensor technology is required in an advantageous manner. The adaptation to a concrete drilling rig is made by data-based process identification for the model-based predictive controller and possibly by specification of the quality criterion for the optimization from a business or energy point of view. As stated above, a largely exact cost definition for the quality criterion is possible. at This can be done by empirical estimates, eg. B. for the service life of the drill head to be supplemented.
Claims (8)
wobei ein Bohrgestänge verwendet wird, das durch einen Antrieb in Drehung versetzt wird, das an einem Seilzug aufgehängt ist und das an seinem unteren Ende einen Bohrkopf trägt,
wobei zumindest die durch das Bohrgestänge auf den Seilzug ausgeübte Zugkraft (FH) und die Vorschubgeschwindigkeit (v) des Bohrgestänges gemessen und als Regelgrößen auf einen gemeinsamen Regler (4) zur Regelung auf jeweils einen vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert geführt werden,
wobei der Regler (4) als Stellgrößen zumindest die Drehzahl (n) der Drehung des Bohrgestänges und eine Bremsgröße (B) für den Seilzug ausgibt und
wobei der Regler (4) zur Berücksichtigung der jeweiligen Einflüsse der Drehzahl (n) des Bohrgestänges auf die Vorschubgeschwindigkeit (v) und auf die Zugkraft (FH) sowie zur Berücksichtigung der jeweiligen Einflüsse der Bremsgröße (B) auf die Vorschubgeschwindigkeit (v) und auf die Zugkraft (FH) als Mehrgrößenregler (4) ausgebildet ist.Method for carrying out a deep drilling operation,
a drill string is used which is rotated by a drive suspended from a cable and which carries a drill head at its lower end,
wherein at least the tensile force (FH) exerted on the cable pull by the drill pipe and the feed rate (v) of the drill pipe are measured and fed as controlled variables to a common controller (4) for regulation to a predetermined or predefinable nominal value,
wherein the controller (4) outputs as manipulated variables at least the rotational speed (s) of the rotation of the drill string and a braking amount (B) for the cable and
wherein the controller (4) for taking into account the respective influences of the rotational speed (s) of the drill string on the feed rate (v) and on the tensile force (FH) and to take into account the respective influences of the braking amount (B) on the feed rate (v) and the tensile force (FH) is designed as a multi-variable controller (4).
dass als Mehrgrößenregler (4) ein modellbasierter Prädiktivregler verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that
in that a model-based predictive controller is used as the multivariable controller (4).
dass als weitere Stellgröße eine Drehzahl (nP) einer Pumpe für die Spülflüssigkeit in Abhängigkeit zumindest von der Rücklauftemperatur (T) der Spülflüssigkeit durch den Regler (4) oder einen weiteren Regler (5) ausgegeben wird.Method according to claim 3, characterized
that is output as a further correcting variable a rotational speed (nP) of a pump for the washing liquid depending on at least of the return temperature (T) of the rinsing liquid through the regulator (4) or a further controller (5).
dass in dem Mehrgrößenregler (4) eine betriebswirtschaftliche und/oder energetische Optimierung des stationären Arbeitspunktes beim Bohrvorgang integriert ist.Method according to one of the preceding claims, characterized
that in the multi-variable controller (4) is integrated a business management and / or energy optimization of the stationary operating point during the drilling process.
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