A New Optimization Model for 3d Well Design

Nouveau modèle pour l'optimisation de la conception 3D des puits

¹ Petroleum Engineering Dept., King Saudi University
² Mining, Petroleum and Metallurgical Engineering Dept
³ Electrical Communication Dept., Faculty of Engineering

Corresponding author: shokir@ksu.edu.sa

Abstract

This paper introduces a software package that uses a genetic algorithm to find the optimum drilling depth of directional and horizontal wells in 3D. A special penalty function, mutation, crossover probabilities, and stopping criterion were used to obtain the global minimum of drilling depth. This minimum was achieved at the minimum values for kickoff point, inclination angle, build-up and drop-off rates. The minimum values of these parameters reduce the dogleg severity, which in turn reduce the drilling operation problems. The optimized design was compared to the conventional design (based on a trial and error method) and the WELLDES program (based on sequential unconstrained minimization technique) for two wells. The optimized design reduced the total drilling length of the two wells, while all other operational parameters were kept within the limiting constraints. The conventional design and WELLDES program have some variables out of their constraint limits

Résumé

Ce travail utilise un logiciel se servant d'un algorithme génétique pour déterminer la profondeur optimale de puits directionnels et horizontaux dans un espace 3D. Nous utilisons une fonction spécifique de pénalité, la mutation, les probabilités croisées et un critère de terminaison pour obtenir le minimum global de profondeur de forage. Ce minimum est atteint aux valeurs minimales du point de démarrage, de l'angle de forage et des taux d'augmentation et de déclin de production. Les valeurs minimales de ces paramètres amoindrissent la sévérité des virages, entraînant une réduction des problèmes en opération. La conception optimisée est comparée pour deux puits à la conception conventionnelle (à base d'une méthode d'essai et d'erreur) et au logiciel WELLDES (à base d'une technique de minimisation séquentielle sans contraintes). La conception optimisée permet de réduire la longueur totale de forage des deux puits, tout en maintenant les autres paramètres opérationnels dans les contraintes imposées. Dans la conception conventionnelle et le logiciel WELLDES, quelques variables sortent de leurs limites de contrainte.