시추비트의 마모도를 고려한 라운드 트립 발생 예측 시뮬레이터 개발

Abstract

비화산지대에서도 적용 가능한 인공저류층 생성방식의 지열발전기술의 등장으로 막대한 비용이 소요되는 대심도 시추공사를 효율적이고 경제적으로 수행하기 위한 연구개발의 필요성이 증대되고 있다. 그러나 시추공사는 수행과정에서 수많은 불확실한 사건이 발생하여 공기와 비용을 신뢰적으로 예측하기가 매우 어렵기 때문에 계획적이고 효율적으로 공사를 관리하기가 어려운 실정이다. 특히, 비트의 마모로 인해 이산적으로 발생하는 시추장비의 라운드 트립(round trip)은 심도가 깊어질수록 소요시간이 증가하여 공사 성능에 영향을 많이 끼치는 요소로서 발생시점과 깊이를 사전에 평가하여 최적화할 수 있는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 비트의 마모상태를 총 8단계로 구분하여 마모단계별 라운드 트립이 발생되는 깊이와 시점을 분석할 수 있는 예측 알고리즘(TOSA)을 개발하였다. 시뮬레이션을 위한 단위구간을 분할할 수 있는 방법론을 제시하였으며, 구간별 시추속도 및 비트의 마모도 예측을 위한 방법으로 Bourgoyne and Young의 모델을 활용하였다. 마지막으로 사용자 편의성을 고려하여 개발된 알고리즘을 시스템화 하였다. After the introduction of geothermal power generation technology based on engineering reservoir creation that can be applied on non-volcanic region, industrial need for studies on the efficient and economic execution of costly deep-depth drilling work becomes manifest increasingly. However, since it is very difficult to predict duration and cost of boring work with acceptable reliability because of many uncertain events during the execution, efficient and organized work management for drilling is not easily achievable. Especially, the round trip that discretely occurs because of the abrasion of bit takes more time as the depth goes deeper and it has a great impact on the work performance. Therefore, a technology that can simulate the occurrence timing and depth of round trip in advance and therefore optimize them is essentially required. This study divided the abrasion state of bit into eight steps for simulation cases and developed a forecast algorithm, i.e., TOSA which can analyze the depth and timing of round trip occurrence. A methodology that can divide a unit section for simulation has been suggested; while the Bourgoyne and Young model has been used for the forecast of drilling rates and bit abrasion extent by section. Lastly, the designed algorithm has been systemized for the convenience of the user.