Perforación de Temperatura Gestionada: Un Controlador Automatizado en Tiempo Real para el Control de Temperatura en Pozos Geotérmicos y HPHT

Resumen La perforación de pozos geotérmicos y HPHT se complica por la exposición de herramientas en el fondo del pozo a altas temperaturas. Por lo tanto, la gestión proactiva de la temperatura en el fondo del pozo es muy importante para prevenir fallos de herramientas relacionados con el calor, lo que puede resultar en un tiempo no productivo significativo y costos aumentados. La gestión de la temperatura que depende en gran medida del enfriamiento en la superficie es actualmente un proceso mayormente manual. Este documento presenta una plataforma orientada al control para lograr la perforación de temperatura gestionada automatizada en tiempo real. Para el controlador, se utiliza un modelo mejorado de flujo de deriva reducido que considera la dinámica de la temperatura, la transferencia de masa en la interfaz y un nuevo modelo de dinámica de presión lumped. Al considerar estos factores, el modelo se utiliza para hacer un gemelo digital del comportamiento térmico transitorio de los pozos geotérmicos. El modelo de temperatura mejorado se valida utilizando resultados experimentales del conjunto de datos Utah FORGE 16A(78)-32. Para demostrar la utilidad del modelo, se utiliza junto con un controlador para simular el mantenimiento de una temperatura de fondo de pozo suficientemente fría para herramientas en el fondo del pozo en varios escenarios de perforación. Estos escenarios de control térmico demuestran que el modelo puede ser utilizado para el diseño de control, que controla efectivamente las temperaturas en el fondo del pozo durante el proceso de construcción del pozo. Este documento presenta la primera plataforma orientada al control que gestiona automáticamente la temperatura en el fondo del pozo en un pozo geotérmico o HPHT. Al utilizar un modelo capaz de simulaciones en tiempo real, se pueden aplicar algoritmos de control automáticos y predictivos para reducir los efectos térmicos negativos durante la perforación, disminuyendo así significativamente los eventos de tiempo no productivo y el costo de construir un pozo geotérmico.