Μέτρηση κατά τη διάτρηση (MWD)

Μέτρηση κατά τη διάτρηση (MWD) Επισκόπηση

Οι μέθοδοι τηλεμετρίας δυσκολεύτηκαν να αντιμετωπίσουν τους μεγάλους όγκους δεδομένων κάτω οπής, έτσι ο ορισμός του MWD διευρύνθηκε για να συμπεριλάβει δεδομένα που αποθηκεύτηκαν στη μνήμη του εργαλείου και ανακτήθηκαν όταν το εργαλείο επέστρεφε στην επιφάνεια. Όλα τα συστήματα MWD έχουν συνήθως τρία κύρια υποσυστατικά:

• Σύστημα ισχύος
• Σύστημα τηλεμετρίας
• Αισθητήρας κατεύθυνσης

Συστήματα ισχύος

Τα συστήματα ισχύος σε MWD μπορούν γενικά να ταξινομηθούν ως ένας από τους δύο τύπους: μπαταρία ή στρόβιλος. Και οι δύο τύποι συστημάτων ισχύος έχουν εγγενή πλεονεκτήματα και υποχρεώσεις. Σε πολλά συστήματα MWD, ένας συνδυασμός αυτών των δύο τύπων συστημάτων ισχύος χρησιμοποιείται για την παροχή ρεύματος στο εργαλείο MWD, έτσι ώστε η τροφοδοσία να μην διακόπτεται κατά τη διάρκεια των συνθηκών ροής υγρού διαλείπουσας γεώτρησης-. Οι μπαταρίες μπορούν να παρέχουν αυτήν την ισχύ ανεξάρτητα από την-κυκλοφορία του υγρού διάτρησης και είναι απαραίτητες εάν προκύψει υλοτόμηση κατά την εκτόξευση ή την έξοδο από την τρύπα.

Συστήματα μπαταριών

Οι μπαταρίες χλωριούχου λιθίου-θειονυλοχλωριδίου χρησιμοποιούνται συνήθως σε συστήματα MWD λόγω του εξαιρετικού συνδυασμού υψηλής-ενεργειακής πυκνότητας και ανώτερης απόδοσης σε θερμοκρασίες λειτουργίας MWD. Παρέχουν μια σταθερή πηγή τάσης μέχρι πολύ κοντά στο τέλος της ζωής τους και δεν απαιτούν πολύπλοκα ηλεκτρονικά για να ρυθμίσουν την τροφοδοσία. Αυτές οι μπαταρίες, ωστόσο, έχουν περιορισμένη στιγμιαία παραγωγή ενέργειας και μπορεί να είναι ακατάλληλες για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή εκκένωση ρεύματος. Αν και αυτές οι μπαταρίες είναι ασφαλείς σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, εάν θερμανθούν πάνω από 180 βαθμούς, μπορούν να υποστούν μια βίαιη, επιταχυνόμενη αντίδραση και να εκραγούν με σημαντική δύναμη. Ως αποτέλεσμα, υπάρχουν περιορισμοί στη μεταφορά μπαταριών λιθίου-θειονυλοχλωριδίου σε επιβατικά αεροσκάφη. Παρόλο που αυτές οι μπαταρίες είναι πολύ αποδοτικές κατά τη διάρκεια ζωής τους, δεν είναι επαναφορτιζόμενες και η απόρριψή τους υπόκειται σε αυστηρούς περιβαλλοντικούς κανονισμούς.

Συστήματα στροβίλων

Η δεύτερη πηγή άφθονης παραγωγής ενέργειας, η ισχύς του στροβίλου, χρησιμοποιεί τη ροή του υγρού γεώτρησης-της εξέδρας. Η δύναμη περιστροφής μεταδίδεται από έναν ρότορα στροβίλου σε έναν εναλλάκτη μέσω ενός κοινού άξονα, δημιουργώντας ένα τρι-εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) μεταβλητής συχνότητας. Το ηλεκτρονικό κύκλωμα διορθώνει το AC σε χρησιμοποιήσιμο συνεχές ρεύμα (DC). Οι ρότορες στροβίλου για αυτόν τον εξοπλισμό πρέπει να δέχονται ένα ευρύ φάσμα ρυθμών ροής για να εξυπηρετούν όλες τις πιθανές συνθήκες άντλησης λάσπης-. Ομοίως, οι ρότορες πρέπει να είναι ικανοί να ανέχονται σημαντικά συντρίμμια και χαμένο-υλικό κυκλοφορίας (LCM) που παρασύρεται στο υγρό γεώτρησης.

Συστήματα τηλεμετρίας

Η παλμική τηλεμετρία λάσπης-είναι η τυπική μέθοδος στα εμπορικά συστήματα MWD και καταγραφής κατά τη διάτρηση (LWD). Τα ακουστικά συστήματα που εκπέμπουν προς τα πάνω στον σωλήνα διάτρησης υφίστανται εξασθένηση περίπου 150 dB ανά 1000 m στο υγρό γεώτρησης.^[1]Έχουν γίνει αρκετές προσπάθειες για την κατασκευή ειδικού σωλήνα διάτρησης με ενσωματωμένο σύρμα. Αν και προσφέρει εξαιρετικά υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων, η ενσωματωμένη μέθοδος τηλεμετρίας ενσύρματου καλωδίου απαιτεί:

• Πανάκριβος ειδικός τρυπάνι
• Ειδικός χειρισμός
• Εκατοντάδες ηλεκτρικές συνδέσεις που πρέπει να παραμένουν αξιόπιστες σε δύσκολες συνθήκες

Η έκρηξη των μετρήσεων στο κάτω μέρος έχει τονώσει νέες εργασίες σε αυτόν τον τομέα,^[2]και έχουν αποδειχθεί ρυθμοί δεδομένων που υπερβαίνουν τα 2.000.000 bit/δευτερόλεπτο.

Η ηλεκτρομαγνητική μετάδοση χαμηλής-συχνότητας χρησιμοποιείται σε περιορισμένη εμπορική χρήση σε συστήματα MWD και LWD. Μερικές φορές χρησιμοποιείται όταν χρησιμοποιείται αέρας ή αφρός ως υγρό διάτρησης. Το βάθος από το οποίο μπορεί να μεταδοθεί η ηλεκτρομαγνητική τηλεμετρία περιορίζεται από την αγωγιμότητα και το πάχος των υπερκείμενων σχηματισμών. Οι επαναλήπτες ή οι ενισχυτές σήματος που είναι τοποθετημένοι στη χορδή γεώτρησης επεκτείνουν το βάθος από το οποίο τα ηλεκτρομαγνητικά συστήματα μπορούν να εκπέμπουν αξιόπιστα.

Διατίθενται τρία συστήματα-παλμικής τηλεμετρίας λάσπης: συστήματα θετικού-παλμού, αρνητικού-παλμού και συνεχών-κυμάτων. Αυτά τα συστήματα ονομάζονται για τους τρόπους με τους οποίους οι παλμοί τους διαδίδονται στον όγκο της λάσπης. Τα συστήματα αρνητικών-παλμών δημιουργούν παλμό πίεσης χαμηλότερο από αυτόν του όγκου λάσπης εξαερίζοντας μια μικρή ποσότητα λάσπης γεώτρησης υψηλής-πίεσης από τον σωλήνα διάτρησης στον δακτύλιο. Τα συστήματα θετικών-παλμών δημιουργούν στιγμιαία περιορισμό ροής (υψηλότερη πίεση από τον όγκο λάσπης γεώτρησης{10}}) στον σωλήνα διάτρησης. Τα συστήματα συνεχών{12}}κυμάτων δημιουργούν μια φέρουσα συχνότητα που μεταδίδεται μέσω της λάσπης και κωδικοποιούν δεδομένα χρησιμοποιώντας τις μετατοπίσεις φάσης του φορέα. Χρησιμοποιούνται πολλά διαφορετικά{14}}συστήματα κωδικοποίησης δεδομένων, τα οποία συχνά έχουν σχεδιαστεί για να βελτιστοποιούν τη διάρκεια ζωής και την αξιοπιστία του παλμιστή, επειδή πρέπει να επιβιώσει από την άμεση επαφή με τη λειαντική ροή λάσπης υψηλής{15}}πίεσης.

Η ανίχνευση σήματος{0}}τηλεμετρίας εκτελείται από έναν ή περισσότερους μορφοτροπείς που βρίσκονται στον αγωγό στήριξης της εξέδρας. Τα δεδομένα εξάγονται από τα σήματα από εξοπλισμό υπολογιστών επιφάνειας που στεγάζεται είτε σε μονάδα ολίσθησης είτε στο πάτωμα του τρυπανιού. Η επιτυχής αποκωδικοποίηση δεδομένων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την αναλογία σήματος-προς-θόρυβο.

Υπάρχει στενή συσχέτιση μεταξύ του μεγέθους του σήματος και του ρυθμού δεδομένων τηλεμετρίας. Όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός δεδομένων, τόσο μικρότερο είναι το μέγεθος του παλμού. Τα περισσότερα σύγχρονα συστήματα έχουν τη δυνατότητα να επαναπρογραμματίζουν τις παραμέτρους τηλεμετρίας του εργαλείου και να επιβραδύνουν την ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων- χωρίς να σκοντάφτουν από την οπή. Ωστόσο, η επιβράδυνση του ρυθμού δεδομένων επηρεάζει αρνητικά την πυκνότητα δεδομένων καταγραφής-.

Θόρυβος σήματος

Οι πιο αξιοσημείωτες πηγές θορύβου σήματος είναι οι αντλίες λάσπης, οι οποίες συχνά δημιουργούν θόρυβο σχετικά υψηλής-συχνότητας. Οι παρεμβολές μεταξύ των συχνοτήτων της αντλίας οδηγούν σε αρμονικές, αλλά αυτοί οι θόρυβοι περιβάλλοντος μπορούν να φιλτραριστούν με αναλογικές τεχνικές. Οι αισθητήρες ταχύτητας{3}}αντλίας μπορούν να είναι μια πολύ αποτελεσματική μέθοδος αναγνώρισης και αφαίρεσης του θορύβου της αντλίας από το πρωτογενές σήμα τηλεμετρίας. Ο θόρυβος χαμηλότερης-συχνότητας στον όγκο της λάσπης δημιουργείται συχνά από κινητήρες διάτρησης. Το βάθος του φρέατος και ο τύπος λάσπης επηρεάζουν επίσης το πλάτος και το πλάτος του λαμβανόμενου σήματος. Γενικά, οι λάσπες-με βάση το λάδι (OBM) και οι ψευδο{10}}λάσπες-με βάση το λάδι είναι πιο συμπιέσιμες από τις λάσπες με βάση το νερό-. Ως εκ τούτου, έχουν ως αποτέλεσμα τις μεγαλύτερες απώλειες σήματος. Ωστόσο, τα σήματα έχουν ανακτηθεί χωρίς σημαντικά προβλήματα από βάθη σχεδόν 9144 m (30.000 πόδια) σε συμπιέσιμα υγρά.

Αισθητήρες κατεύθυνσης

Η τελευταία λέξη της τεχνολογίας στην τεχνολογία κατευθυντικών-αισθητήρων είναι μια σειρά από τρία ορθογώνια μαγνητόμετρα πύλης ροής και τρία επιταχυνσιόμετρα. Αν και σε κανονικές συνθήκες, οι τυπικοί αισθητήρες κατεύθυνσης παρέχουν αποδεκτές έρευνες, οποιαδήποτε εφαρμογή στην οποία υπάρχει αβεβαιότητα στη θέση της κάτω τρύπας μπορεί να είναι ενοχλητική. Οι πρόσφατες τάσεις για τη διάνοιξη μεγαλύτερων και πιο περίπλοκων γεωτρήσεων εστίασαν την προσοχή στην ανάγκη για ένα τυπικό μοντέλο σφάλματος.

Οι εργασίες που πραγματοποιήθηκαν από την Industry Steering Committee on Wellbore Accuracy (ISCWA) αποσκοπούσαν στην παροχή μιας τυπικής μεθόδου ποσοτικοποίησης των αβεβαιοτήτων θέσης με τα σχετικά επίπεδα εμπιστοσύνης. Οι βασικές πηγές σφαλμάτων ταξινομήθηκαν:

• Σφάλματα αισθητήρα
• Μαγνητική παρεμβολή από το BHA
• Λανθασμένη ευθυγράμμιση εργαλείου
• Αβεβαιότητα μαγνητικού-πεδίου

Μαζί με τις αβεβαιότητες στο μετρούμενο βάθος, οι αβεβαιότητες έρευνας πυθμένα είναι ένας από τους παράγοντες που συμβάλλουν στα σφάλματα στο απόλυτο βάθος. Λάβετε υπόψη ότι όλες οι μέθοδοι διόρθωσης αζιμουθίου σε πραγματικό χρόνο απαιτούν τη μετάδοση ακατέργαστων δεδομένων στην επιφάνεια, γεγονός που επιβάλλει φορτίο στο κανάλι τηλεμετρίας.

Η ανάπτυξη του γυροσκόπιου (γυροσκόπιου)-πλοήγησης MWD προσφέρει σημαντικά οφέλη σε σχέση με τους υπάρχοντες αισθητήρες πλοήγησης. Εκτός από τη μεγαλύτερη ακρίβεια, τα γυροσκόπια δεν είναι ευαίσθητα σε παρεμβολές από μαγνητικά πεδία. Η τρέχουσα τεχνολογία γυροσκοπίων επικεντρώνεται στην ενσωμάτωση της μηχανικής στιβαρότητας, στην ελαχιστοποίηση της εξωτερικής διαμέτρου και στην υπέρβαση της ευαισθησίας στη θερμοκρασία. Η κύρια εφαρμογή της τεχνολογίας έγκειται στην εξοικονόμηση του χρόνου εξέδρας που χρησιμοποιείται από τα γυροσκόπια ενσύρματης γραμμής κατά την εκτέλεση δρομολογίων από περιοχές που επηρεάζονται από μαγνητικές παρεμβολές.

Περιβάλλον λειτουργίας εργαλείου και αξιοπιστία εργαλείου

Τα συστήματα MWD χρησιμοποιούνται στα πιο σκληρά λειτουργικά περιβάλλοντα. Προφανείς συνθήκες όπως η υψηλή πίεση και η θερμοκρασία είναι πολύ γνωστές στους μηχανικούς και τους σχεδιαστές. Η βιομηχανία ενσύρματων γραμμών έχει μακρά ιστορία επιτυχούς υπέρβασης αυτών των συνθηκών.

Θερμοκρασία

Τα περισσότερα εργαλεία MWD μπορούν να λειτουργούν συνεχώς σε θερμοκρασίες έως και 150 μοίρες, με ορισμένους αισθητήρες διαθέσιμους με ονομασίες έως και 175 μοίρες. Οι θερμοκρασίες του εργαλείου MWD-μπορεί να είναι 20 μοίρες χαμηλότερες από τις θερμοκρασίες σχηματισμού που μετρώνται από κορμούς καλωδίων, λόγω του ψυκτικού αποτελέσματος της κυκλοφορίας της λάσπης, επομένως οι υψηλότερες θερμοκρασίες που συναντούν τα εργαλεία MWD είναι αυτές που μετρώνται όταν τρέχουν σε μια οπή στην οποία ο όγκος του υγρού διάτρησης{{5} δεν έχει κυκλοφορήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα. Σε τέτοιες περιπτώσεις, συνιστάται να διακόπτετε περιοδικά την κυκλοφορία ενώ τρέχετε στην τρύπα. Η χρήση φιάλης Dewar για την προστασία των αισθητήρων και των ηλεκτρονικών από υψηλές θερμοκρασίες είναι συνηθισμένη σε ενσύρματη σύνδεση, όπου οι χρόνοι έκθεσης στην κάτω οπή είναι συνήθως σύντομοι, αλλά η χρήση φιαλών για προστασία θερμοκρασίας δεν είναι πρακτική σε MWD λόγω των μεγάλων χρόνων έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες που πρέπει να αντέχουν.

Πίεση

Η πίεση στην κάτω οπή είναι λιγότερο πρόβλημα από τη θερμοκρασία για τα συστήματα MWD. Τα περισσότερα εργαλεία έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν έως και 20.000 psi, ενώ τα εξειδικευμένα εργαλεία έχουν βαθμολογηθεί έως 25.000 psi. Ο συνδυασμός υδροστατικής πίεσης και αντίθλιψης συστήματος σπάνια προσεγγίζει αυτό το όριο.

Κραδασμός και κραδασμός κάτω από την οπή

Οι κραδασμοί και οι κραδασμοί κάτω από την οπή παρουσιάζουν τα συστήματα MWD με τις πιο σοβαρές προκλήσεις τους. Σε αντίθεση με ό,τι αναμενόταν, οι πρώιμες δοκιμές με χρήση συστημάτων οπών με όργανα έδειξαν ότι τα μεγέθη των πλευρικών κραδασμών (-προς-πλευρικά) είναι δραματικά μεγαλύτερα από τα αξονικά χτυπήματα κατά τη διάρκεια της κανονικής διάτρησης. Τα εργαλεία μόντεμ MWD είναι γενικά σχεδιασμένα να αντέχουν κραδασμούς περίπου 500 G για 0,5 ms σε διάρκεια ζωής 100.000 κύκλων. Το στρεπτικό σοκ, που προκαλείται από στρεπτικές επιταχύνσεις με ραβδί/ολίσθηση, μπορεί επίσης να είναι σημαντικό. Εάν υποβληθούν σε επανειλημμένα ραβδί/ολίσθηση, τα εργαλεία αναμένεται να αποτύχουν.

Στατιστικά στοιχεία αξιοπιστίας εργαλείου

Η πρώιμη εργασία που έγινε για την τυποποίηση της μέτρησης και της αναφοράς των στατιστικών αξιοπιστίας του εργαλείου MWD-επικεντρώθηκε στον καθορισμό μιας αστοχίας και στη διαίρεση του συνολικού αριθμού επιτυχημένων ωρών κυκλοφορίας με το συνολικό αριθμό αστοχιών. Αυτή η εργασία είχε ως αποτέλεσμα έναν μέσο-χρόνο-μεταξύ-αριθμού αποτυχίας (MTBF). Εάν τα δεδομένα συγκεντρώθηκαν σε μια στατιστικά σημαντική περίοδο (συνήθως 2.000 ώρες), θα μπορούσαν να προκύψουν σημαντικές τάσεις αποτυχίας-της ανάλυσης. Καθώς όμως τα εργαλεία γεώτρησης έγιναν πιο περίπλοκα, η Διεθνής Ένωση Αναδόχων Γεωτρήσεων (IADC) δημοσίευσε συστάσεις για την απόκτηση και τον υπολογισμό των στατιστικών στοιχείων MTBF.

Ως παγκόσμιος κορυφαίος κατασκευαστής γυροσκόπιων οργάνων, η China Vigor αναγνωρίζει πλήρως τον κρίσιμο ρόλο της ακρίβειας και της αξιοπιστίας στις εργασίες στο κάτω μέρος. Από το 2015, έχουμε αφιερώσει συνεχείς επενδύσεις στην έρευνα και τη βελτίωση των συστημάτων μας γυροσκοπικών κλισιόμετρο. Σήμερα, τα εργαλεία της Vigor λειτουργούν με επιτυχία σε πετρελαιοπηγές στην Κεντρική Ασία, την Ευρώπη και την Αφρική-παρέχοντας δεδομένα υψηλής{4}}ακρίβειας που βοηθούν τους πελάτες να μειώσουν σημαντικά τον μη-μη παραγωγικό χρόνο.

Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το Vigor Pro-Guide Series Gyro Inclinometer, το οποίο ενσωματώνει έναν κορυφαίο αλγόριθμο αντιστάθμισης δεδομένων του κλάδου-για την ελαχιστοποίηση των τιμών μετατόπισης, διασφαλίζοντας σταθερά ακριβή αποτελέσματα έρευνας. Πέρα από την απόδοση, η σειρά Pro{3}}Guide είναι σχεδιασμένη για στιβαρότητα και ευκολία συντήρησης. Η στιβαρή κατασκευή του μειώνει το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας μειώνοντας τους κινδύνους μεταφοράς και συντήρησης, ένας βασικός λόγος για τον οποίο έχει κερδίσει τόσο ισχυρή έγκριση πελατών.

Η τεχνική μας ομάδα παρέχει τακτικά-υποστήριξη καταγραφής ιστότοπου και έχει συγκεντρώσει σταθερά θετικά σχόλια. Είμαστε επίσης ενθουσιασμένοι που μοιραζόμαστε ότι το China Vigor ολοκλήρωσε επιτυχώς τις δοκιμές πεδίου των συστημάτων Logging while Drilling (LWD), Gyro while Drilling (GWD) και Measurement When Drilling (MWD), με την εισαγωγή στην αγορά τώρα σε εξέλιξη.

Για να ανακαλύψετε πώς η σειρά οδηγών Vigor Pro-και οι επερχόμενες τεχνολογίες γεώτρησης μπορούν να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα και την ακρίβεια των εργασιών σας, μη διστάσετε να απευθυνθείτε στην εξειδικευμένη ομάδα μηχανικών μας. Ανυπομονούμε να σας υποστηρίξουμε με εξειδικευμένες λύσεις και επαγγελματική εξυπηρέτηση.