Cascade: a Knowledge-Based System Supporting Shoe Depths Selection and Casing Design

CASCADE : un système à base de connaissances pour l'aide au choix de la profondeur des sabots et à la conception du tubage

Agip SpA

Abstract

CASCADE is a decisional support system for shoe depth selection and casing design in exploration and production wells. This expert system is part of the ADIS project (Advanced Drilling Information System), jointly developed by three ENI companies : AGIP, ENIDATA, SAIPEM. The purpose of ADIS is to provide drilling engineering software tools for well planning and drilling operations support both at the office and rig site, to monitor real time operations and to diagnose drilling problems. To support real-time operations, ADIS project team developed tools for satellite communication between rigs and districts or headquarters, and expert systems to monitor operations, such as the status analyzer, on-line pressure gradients forecasts, alarms monitoring and management. The communication between different applications is provided by databases, both for the real time and the off line parts. The real time database is volatile; measurements are recorded on micrologs, which are in due time stored in the permanent, off line relational database for future use. Therefore, ADIS will provide better operations support and improved accuracy in well planning, with the ultimate aim of reducing risks and costs. CASCADE is part of the well planning tools developed for ADIS project: other software tools are related to directional well planning, hydraulics modelling, temperature prediction and gradients forecast. Casing shoe depth selection, and the consequent determination of geometrical and mechanical characteristics of casings, is a crucial activity. It heavily influences well planning and affects both safety and economical aspects of drilling operations. Accurate well and casing design can significantly reduce drilling costs and risks. Currently, casing design is carried out according to several requirements : company standards, common practice procedures, drilling engineers' experience and local regulations. Therefore, the choice of the best casing parameters which meet all the requirements and minimize cost is not a trivial task. The choice of the expert systems technology exploited for the system development is related to the following topics :(a) An expert system can combine several different skills. (b) It guarantees easy and modular expanclibility with the acquisition of new experience. (c) Moreover, new experience must be taken into account in order to continuously increase the quality of the results. (d) Available data come from many sources, and all have to be considered when choosing the shoe depths' and casing's geometrical and mechanical characteristics. (e) An expert system can explicitly represent both domain and strategical knowledge that can easily be modified, added or expunged. It can also give the user a feedback on its own behaviour, and it can also be used as a training tool. The benefits for the final user are:(a) An efficient, integrated environment providing the tools the drilling engineer needs to work with. (b) Greater accuracy. (c) Access and assessment of knowledge and procedures regarding this matter. (d) Interactive, user friendly interface.

Résumé

CASCADE est un système d'aide à la conception du tubage et au choix des sabots pour les puits d'exploration et de production. Ce système expert est une partie du projet ADIS (Advanced Drilling Information System, Système d'Information Avancé pour le Forage) développé en commun par trois sociétés du groupe ENI : AGIP, ENIDATA et SAIPEM. Le but d'ADIS est de fournir des outils informatiques d'ingénierie de forage pour la planification et le suivi des opérations, utilisables aussi bien sur le site de forage que dans les bureaux. Ces outils devront également superviser les opérations en temps réel et émettre des diagnostics. Pour les tâches de suivi en temps réel, l'équipe de projet d'ADIS a mis au point des systèmes permettant la communication par satellite entre les appareils de forage et la base, ainsi que des systèmes experts de supervision pour l'analyse de statut, la prévision des gradients de pression, le contrôle et la gestion des alarmes. La communication entre les différentes applications se fait au moyen de bases de données, pour les informations obtenues en temps réel, ainsi que pour les autres informations. La base de données temps réel est volatile : les mesures, enregistrées sous forme de micrologs, sont transférées par la suite dans la base de données relationnelle permanente qui est déconnectée du procédé. Ainsi, ADIS devrait faciliter les opérations et améliorer la précision des plans de forage, dans une optique de réduction des coûts et des risques. CASCADE est un des outils de planification du projet ADIS : d'autres logiciels sont réalisés pour la conduite de forages dirigés, la modélisation hydraulique, les prévisions de gradient et de température. Le choix de la profondeur des sabots est très important. Il permet également de déterminer les caractéristiques géométriques et mécaniques des tubages, influence fortement le plan de forage et a des conséquences en matières économique et de sécurité. une bonne conception du tubage peut fortement réduire les coûts et les risques. Actuellement, cette conception se fait selon des critères tels que les normes appliquées par une société, la pratique courante, l'expérience de l'ingénieur de forage et la réglementation. Trouver la meilleure solution qui respecte ces exigences, tout en minimisant les coûts, est une tâche ardue. L'utilisation de la technologie des systèmes experts s'appuie sur les points suivants : - Un système expert associe plusieurs sortes d'expertise. - Il peut évoluer aisément par l'intégration de nouvelles connaissances, ceci contribuant à l'amélioration de la qualité des résultats. - Il traite des données de provenances diverses. - Il permet de représenter à la fois les connaissances stratégiques et locales du domaine. Il est capable d'expliquer son raisonnement et peut être utilisé comme outil de formation. Les bénéfices pour l'utilisateur final sont: - Un environnement intégré et efficace qui fournit les outils logiciels dont l'ingénieur de forage a besoin. - Une plus grande précision. - L'accès aux connaissances et aux procédures à mettre en oeuvre. - Une interface conviviale.