Consultant expert, Dr. Mohamed Taha The Robert Gordon University, Aberdeen School of Engineering Challenges and developments in direct measurement of down hole forces affecting drilling efficiency

Consultant expert, Dr. Mohamed Taha

The Robert Gordon University, Aberdeen

School of Engineering

Challenges and developments in direct

measurement of down hole forces

affecting drilling efficiency

Duncan J Junor (0210305)

Challenges and developments in

direct measurement of down

hole forces affecting drilling

efficiency

Duncan James Junor

This report is submitted in partial fulfillment of the

requirements for the degree of Master of Science in

Oil and Gas Engineering at the Robert Gordon

University, Aberdeen

i

Robert Gordon University

A b s t r a c t

Challenges and developments in direct measurement of down hole forces

affecting drilling efficiency

Duncan James Junor

A thesis presented on the techniques deployed to measure forces experienced by

the bottom hole assembly (BHA) during drilling operations and their effects on

drilling efficiency.

The primary forces under investigation include weight, torque and bending on bit

which are parameters known to be important factors in determining the direction,

rotation, and rate of drilling.

The analysis and modeling of drilling dynamics and associated dysfunctions is

presented along with the impact on drilling efficiency and methods to detect and

remedy these issues to optimize drilling efficiency.

Strain and derived stress relationships are reviewed, along with the application of

strain gauge technology to measure the lateral, axial, and torsional strains

experienced during rotary drilling operations. Further review is presented on the

application of strain gauges to measurement subs within the BHA which are

specifically designed to accurately measure the specified strains, and derive the

associated forces through calculation.

An assessment in development of down hole telemetry techniques is briefly

presented, along with potential implications on improving predictive modeling

accuracy through enhanced real time data availability at the surface and the

possibility for future automated drilling techniques.

الخبير الاستشاري الدكتور محمد طه

جامعة روبرت جوردون ، أبردين

كلية الهندسة

التحديات والتطورات بشكل مباشر

قياس قوى الحفرة السفلية

تؤثر على كفاءة الحفر

Duncan J Junor (0210305)

التحديات والتطورات في

القياس المباشر للأسفل

قوى الثقب التي تؤثر على الحفر

نجاعة

دنكان جيمس جونور

يتم تقديم هذا التقرير في تنفيذ جزئي لـ

متطلبات درجة ماجستير العلوم في

هندسة النفط والغاز في روبرت جوردون

جامعة أبردين

أنا

جامعة روبرت جوردون

خلاصة

التحديات والتطورات في القياس المباشر لقوى الحفرة السفلية

تؤثر على كفاءة الحفر

دنكان جيمس جونور

تم تقديم أطروحة حول التقنيات المستخدمة لقياس القوات التي تعاني منها

تجميع الفتحة السفلية (BHA) أثناء عمليات الحفر وتأثيراتها على

كفاءة الحفر.

تشمل القوى الأولية قيد التحقيق الوزن وعزم الدوران والانحناء على المثقاب

وهي معلمات معروفة بأنها عوامل مهمة في تحديد الاتجاه ،

الدوران ومعدل الحفر.

تحليل ونمذجة ديناميكيات الحفر والاختلالات المرتبطة بها

قدم جنبا إلى جنب مع التأثير على كفاءة الحفر وطرق الكشف و

معالجة هذه المشكلات لتحسين كفاءة الحفر.

تتم مراجعة علاقات التوتر والضغط المشتق ، جنبًا إلى جنب مع تطبيق

تقنية قياس الإجهاد لقياس السلالات الجانبية والمحورية والالتوائية

من ذوي الخبرة أثناء عمليات الحفر الدوارة. يتم تقديم مزيد من المراجعة على

تطبيق مقاييس الإجهاد على غواصات القياس داخل BHA وهي

مصممة خصيصًا لقياس السلالات المحددة بدقة ، واشتقاق

القوى المرتبطة من خلال الحساب.

تقييم في تطوير تقنيات القياس عن بعد أسفل الحفرة بإيجاز

المقدمة ، إلى جانب الآثار المحتملة على تحسين النمذجة التنبؤية

الدقة من خلال توافر البيانات في الوقت الحقيقي المعزز على السطح و

إمكانية تقنيات الحفر الآلي في المستقبل.