Modelling of Thermal Disturbances Induced by Drilling Activity: Advances in Theory and Practice

Abstract

Recent advances in the theory and practice of correction for thermal disturbances induced by drilling activity in temperatures in the bottom parts of deep wells is reviewed. The review includes a new classification scheme of theoretical models, brief discussion of the basic assumptions made in obtaining mathematically tractable solutions, comments on practical procedures and limitations of experimental data in the definition of suitable models. The classification scheme is based primarily on principal factors that determine the drilling disturbance such as the nature of heat source during drilling, decay of disturbance after cessation of drilling and the heat transfer characteristics of the drilling fluid. A further subdivision of these factors has been made on the basis of fundamental assumptions. Combinations of these assumptions allows in principle nearly 90 theoretical models but only 13 has so far been discussed in the literature. The classification scheme has been useful not only in identifying new problem areas but also for suggesting improvements in the existing models and practical procedures. The review provides a historical perspective of the evolutionary trends in mathematical models as well as highlights some of the recent advances in theory and practice.

Neste trabalho é apresentada uma revisão sobre os progressos recentes que têm sido obtidos na teoria e na prática de remoção de perturbações térmicas induzidas pela atividade de perfuração sobre a temperatura de fundo de poço em poços profundos. Ela inclui uma discussão sobre as hipóteses e simplificações feitas para obtenção de soluções apropriadas da equação de transferência de calor, comentários sobre as limitações impostas pelos dados de campo na utilização dos modelos teóricos e, sobre o uso prático desses modelos. Além disso, é apresentada uma classificação dos modelos teóricos existentes com base nos principais fatores que determinam a extensão e a magnitude da perturbação térmica induzida pela perfuração. Entre esses fatores inclui-se o tipo de fonte de calor ativo durante a perfuração, o processo de decaimento da perturbação térmica e, o processo de transferência de calor entre o fluido e a rocha. Para uma melhor subdivisão dos modelos, o esquema de classificação inclui as várias hipóteses e simplificações usadas na formulação desses modelos. Estima-se que o número de modelos que possam ser propostos, dentro desse esquema de classificação seja da ordem de noventa. Entretanto, foram encontrados na literatura apenas treze. Portanto, a classificação proposta é útil para identificar possíveis novos modelos assim como indicar aprimoramentos possíveis nos modelos existentes. A revisão fornece uma perspectiva da evolução histórica dos modelos matemáticos e apresenta alguns resultados recentes.