Parameter Estimation for ROP Optimization Using a Non-Linear Particle Filter with Low-Latency Downhole Measurements

Abstract

A comprehensive data set is compiled from various systems on a drilling rig including low-latency downhole measurements transmitted via Wired Drill Pipe. The data set is assembled for detailed modeling of drilling processes, and necessary documentation is provided to assist with the correct understanding of its data. Furthermore, successful methods for taring the load and torque measurements within the dataset are demonstrated. Finally, a Rate Of Penetration optimizer is presented. The optimizer is based on a bit-rock interface physics model and utilizes a Sequential Monte Carlo particle filter for parameter estimation of parameters required by the bit-rock interface model, that cannot be directly measured. The main objective of the particle filter is a real-time estimation of the founder point. The particle filter is implemented using the bootstrap proposal, along with adaptive and multinomial resampling.

Gagnasett var samansett af gögnum frá mismunandi gagnakerfum á borpalli. Meðal þessara kerfa voru rauntímamælingar frá borstrengsmælum, sem staðsettir voru nálægt sjálfum borbitanum. Voru mælingarnar sendar til yfirborðs í rauntíma með köplum, innbyggðum í veggi borpípanna. Gagnasettið var sett saman í þeim tilgangi að hægt væri að nota það frekar til að smíða ítarleg líkön fyrir borunarferla. Öll nauðsynleg fylgigögn eru í gagnasettinu. Í þessari ritgerð er einnig að finna aðferð fyrir törun (núllstillingu) á krafta- og vægismælingum. Að lokum er kynnt reiknirit fyrir bestun á borhraða. Þetta reiknirit byggir á eðlisfræðilíkani fyrir skurð borbitans og notast við skrefaða Monte Carlo agnasíu fyrir mat á óþekktum breytum sem líkanið þarf en ekki er hægt að mæla beint. Aðalmarkmið reikniritsins er að meta á fræðilegan hátt mesta mögulega borhraða í rauntíma.