Mérés fúrás közben (MWD) Áttekintés
A telemetriai módszerek nehezen tudtak megbirkózni a nagy mennyiségű fúrási adatokkal, ezért az MWD definícióját kibővítették a szerszámmemóriában tárolt adatokkal, amelyeket visszaállítottak, amikor a szerszám visszakerült a felszínre. Minden MWD rendszernek általában három fő alkomponense van:
- Energiaellátó rendszer
- Telemetriai rendszer
- Irányérzékelő
Energiaellátó rendszerek
Az MWD energiaellátó rendszerei általában két típusba sorolhatók: akkumulátoros vagy turbinás. Mindkét típusú energiarendszernek megvannak a maga előnyei és kötelezettségei. Sok MWD rendszerben e két típusú energiarendszer kombinációját használják az MWD szerszám áramellátására, így az áramellátás nem szakad meg szakaszos fúrási-folyadékáramlási körülmények között. Az akkumulátorok ezt az energiát a fúrófolyadék-keringésétől függetlenül is biztosíthatják, és akkor szükségesek, ha a naplózás a lyukba való be- vagy kifutás közben történik.
Akkumulátor rendszerek
A lítium-tionil-klorid akkumulátorokat gyakran használják MWD rendszerekben, mivel kiválóan kombinálják a nagy-energiasűrűséget és a kiváló teljesítményt MWD üzemi hőmérsékleten. Élettartamuk végéig stabil feszültségforrást biztosítanak, és nincs szükség bonyolult elektronikára a tápellátás kondicionálásához. Ezeknek az akkumulátoroknak azonban korlátozott a pillanatnyi energiakibocsátása, és előfordulhat, hogy alkalmatlanok olyan alkalmazásokhoz, amelyek nagy áramfelvételt igényelnek. Bár ezek az akkumulátorok alacsonyabb hőmérsékleten biztonságosak, ha 180 fok fölé melegítik őket, heves, felgyorsult reakcióba léphetnek, és jelentős erővel felrobbanhatnak. Ennek eredményeként korlátozások vonatkoznak a lítium-tionil-klorid akkumulátorok utasszállító repülőgépekre történő szállítására. Annak ellenére, hogy ezek az akkumulátorok élettartamuk során nagyon hatékonyak, nem tölthetők újra, és ártalmatlanításukra szigorú környezetvédelmi előírások vonatkoznak.
Turbinás rendszerek
A bőséges energiatermelés második forrása, a turbinás energia a fúróberendezés fúró-folyadékát használja fel. A forgóerőt a turbina rotorja egy közös tengelyen keresztül továbbítja a generátorhoz, és háromfázisú, változó frekvenciájú váltóáramot (AC) hoz létre. Az elektronikus áramkörök egyenirányítják a váltakozó áramot használható egyenárammá (DC). Az ehhez a berendezéshez tartozó turbina rotoroknak az áramlási sebességek széles tartományát kell elviselniük, hogy megfeleljenek az összes lehetséges sárszivattyúzási körülménynek. Hasonlóképpen, a rotoroknak képesnek kell lenniük arra, hogy elviseljék a fúrófolyadékban lévő jelentős törmeléket és elveszett{7}}cirkulációs anyagot (LCM).
Telemetriai rendszerek
A mud{0}}impulzus-telemetria a szabványos módszer a kereskedelmi MWD és fúrás közbeni naplózási (LWD) rendszerekben. A fúrócsövön felfelé továbbító akusztikus rendszerek 1000 m-enként körülbelül 150 dB csillapítást szenvednek el a fúrófolyadékban.[1]Számos kísérlet történt speciális fúrócső megépítésére, integrált vasalással. Noha kivételesen nagy adatátviteli sebességet kínál, az integrált vezetékes telemetriai módszerhez a következőkre van szükség:
- Drága speciális fúrócső
- Különleges kezelés
- Több száz elektromos csatlakozás, amelyek mindegyikének megbízhatónak kell maradnia zord körülmények között is
A fúrólyuk mérések robbanásszerű növekedése új munkákat ösztönzött ezen a területen,[2]és 2 000 000 bit/s-ot meghaladó adatsebességet mutattak ki.
Az alacsony-frekvenciás elektromágneses átvitel korlátozott kereskedelmi forgalomban van az MWD és LWD rendszerekben. Néha használják, amikor levegőt vagy habot használnak fúrófolyadékként. Az elektromágneses telemetria továbbításának mélységét a fedőképződmények vezetőképessége és vastagsága korlátozza. A fúrószálban elhelyezett jelismétlők vagy jelerősítők megnövelik azt a mélységet, ahonnan az elektromágneses rendszerek megbízhatóan továbbítanak.
Három sár-impulzus-telemetriai rendszer áll rendelkezésre: pozitív-impulzus, negatív-impulzus és folyamatos-hullámú rendszer. Ezeket a rendszereket arról nevezték el, hogy impulzusaik milyen módon terjednek az iszaptérfogatban. A negatív-impulzusrendszerek az iszaptérfogatnál alacsonyabb nyomásimpulzust hoznak létre azáltal, hogy kis mennyiségű nagy-nyomású fúrósor iszapot szellőztetnek a fúrócsőből a gyűrűbe. A pozitív-impulzusrendszerek pillanatnyi áramláskorlátozást (nagyobb nyomást, mint a fúróiszap térfogata) hoznak létre a fúrócsőben. A folytonos{12}}hullámrendszerek létrehoznak egy vivőfrekvenciát, amelyet a sárban továbbítanak, és a vivő fáziseltolódásaival kódolják az adatokat. Számos különböző adatkódoló rendszert használnak, amelyeket gyakran úgy terveztek, hogy optimalizálják a pulzáló élettartamát és megbízhatóságát, mivel annak túl kell élnie a koptató, nagynyomású iszapárammal való közvetlen érintkezést.
A telemetriai{0}}jelérzékelést egy vagy több jelátalakító végzi, amelyek a berendezés állványcsövén találhatók. A jelekből az adatokat egy csúszóegységben vagy a fúrópadlón elhelyezett felszíni számítógépes berendezés nyeri ki. Az adatok sikeres dekódolása nagymértékben függ a jel-/-zaj arányától.
Szoros korreláció van a jel mérete és a telemetriai adatsebesség között; minél nagyobb az adatsebesség, annál kisebb lesz az impulzusméret. A legtöbb modern rendszer képes átprogramozni az eszköz telemetriai paramétereit, és lelassítani az adatátviteli sebességet- anélkül, hogy kiakadna a lyukból; az adatsebesség lassítása azonban hátrányosan befolyásolja a log-adatsűrűséget.
Jelzaj
A jelzaj legjelentősebb forrásai az iszapszivattyúk, amelyek gyakran viszonylag magas{0}}frekvenciás zajt keltenek. A szivattyú frekvenciái közötti interferencia harmonikusokhoz vezet, de ezek a háttérzajok analóg technikákkal kiszűrhetők. A szivattyú-sebességérzékelők nagyon hatékony módszert jelenthetnek a szivattyúzaj azonosítására és eltávolítására a nyers telemetriai jelből. Az alacsonyabb-frekvenciás zajt a sártérfogatban gyakran fúrómotorok generálják. A kút mélysége és a sár típusa is befolyásolja a vett -jel amplitúdóját és szélességét. Általánosságban elmondható, hogy az olaj-alapú iszapok (OBM) és a pszeudo{10}}olaj{11}}alapú iszapok jobban összenyomhatók, mint a víz{12}}alapú iszapok; ezért ezek eredményezik a legnagyobb jelveszteséget. Mindazonáltal a jeleket jelentős probléma nélkül lekérték csaknem 9144 m (30 000 láb) mélységből összenyomható folyadékokban.
Irányérzékelők
Az irányított{0}}szenzortechnológia csúcstechnológiája három ortogonális fluxusgate-magnetométerből és három gyorsulásmérőből áll. Bár normál körülmények között a szabványos irányérzékelők elfogadható felméréseket biztosítanak, minden olyan alkalmazás, ahol bizonytalanság áll fenn az alsó lyuk helyében, problémás lehet. A hosszabb és összetettebb kutak fúrásának legújabb trendjei a standard hibamodell szükségességére irányították a figyelmet.
A fúrólyuk pontosságával foglalkozó iparági irányító bizottság (ISCWA) által végzett munka egy szabványos módszert kínált a helyzeti bizonytalanságok számszerűsítésére a kapcsolódó megbízhatósági szintekkel. A fő hibaforrások osztályozása:
- Érzékelő hibák
- Mágneses interferencia a BHA-ból
- Szerszám hibás beállítás
- Mágneses{0}}mező bizonytalansága
A mért mélység bizonytalanságai mellett az alsó lyuk felmérési bizonytalanságai is hozzájárulnak az abszolút mélység hibáihoz. Vegye figyelembe, hogy a valós idejű azimutkorrekció minden módszere megköveteli a nyers adatok továbbítását a felszínre, ami megterheli a telemetriai csatornát.
A giroszkóp (giroszkóp){0}}navigációs MWD fejlesztése jelentős előnyöket kínál a meglévő navigációs érzékelőkkel szemben. A nagyobb pontosság mellett a giroszkópok nem érzékenyek a mágneses mezők interferenciájára. A jelenlegi giroszkóp technológia a mechanikai robusztusság beépítésére, a külső átmérő minimalizálására és a hőmérséklet-érzékenység leküzdésére összpontosít. A technológia fő alkalmazása a vezetékes giroszkópok által használt rig-idő megtakarítása a mágneses interferencia által érintett területekről történő kickoff során.
A szerszám működési környezete és a szerszám megbízhatósága
Az MWD rendszereket a legkeményebb működési környezetekben használják. Az olyan nyilvánvaló körülmények, mint a magas nyomás és a hőmérséklet, túlságosan is ismerősek a mérnökök és a tervezők számára. A vezetékes ipar hosszú múltra tekint vissza ezen feltételek sikeres leküzdésében.
Hőmérséklet
A legtöbb MWD szerszám akár 150 fokos hőmérsékleten is képes folyamatosan működni, egyes érzékelők pedig akár 175 fokos névleges értékkel is elérhetők. Az MWD-szerszámhőmérséklet 20 fokkal alacsonyabb lehet, mint a vezetékes rönkök által mért formáció hőmérséklete, az iszapkeringés hűsítő hatása miatt, így az MWD szerszámok a legmagasabb hőmérsékletet olyan lyukba való befutáskor mérik, amelyben a fúrófolyadék mennyisége hosszabb ideig nem keringtetett. Ilyen esetekben célszerű a lyukban való futás közben időszakonként megszakítani a keringést. A Dewar-lombik használata az érzékelők és az elektronika magas hőmérsékletekkel szembeni védelmére általánosan elterjedt a vezetékes vonalakban, ahol a fúrólyuk expozíciós ideje általában rövid, de a lombikok használata hőmérséklet-védelemre nem praktikus az MWD-ben, mivel magas hőmérsékleten el kell viselni a hosszú expozíciós időt.
Nyomás
A fúrólyuk nyomása kevésbé probléma, mint a hőmérséklet az MWD rendszerekben. A legtöbb szerszámot úgy tervezték, hogy ellenálljon akár 20 000 psi-nek, a speciális szerszámokkal pedig 25 000 psi-ig. A hidrosztatikus nyomás és a rendszer-ellennyomás kombinációja ritkán közelíti meg ezt a határt.
Fúrólyuk ütés és vibráció
A fúrólyuk lökés és vibráció az MWD rendszereket a legsúlyosabb kihívások elé állítja. A várakozásokkal ellentétben a műszeres fúrólyuk rendszerekkel végzett korai tesztek azt mutatták, hogy az oldalirányú (oldalsó -oldalsó-) ütések mértéke drámaian nagyobb, mint az axiális ütések normál fúrás során. A modem MWD-szerszámokat általában úgy tervezték, hogy 100 000 ciklus élettartama alatt 0,5 ms-ig, körülbelül 500 G ütéseknek ellenálljanak. A torziós lökés, amelyet a tapadás/csúszás torziós gyorsulások okoznak, szintén jelentős lehet. Ha ismétlődő tapadásnak/csúszásnak van kitéve, a szerszámok meghibásodhatnak.
Szerszám megbízhatósági statisztika
Az MWD{0}}eszközök megbízhatósági statisztikáinak mérésének és jelentésének szabványosítására irányuló korai munka a meghibásodás meghatározására és a sikeres keringési órák összesített számának a meghibásodások összesített számával való osztására összpontosított. Ez a munka átlagos-időt- eredményezett a-hibaszám (MTBF) között. Ha az adatokat statisztikailag szignifikáns időszak alatt (jellemzően 2000 óra) gyűjtötték össze, akkor jelentős hibaelemzési trendek{8}}levezethetők. A fúrószerszámok bonyolultabbá válásával azonban a Fúróvállalkozók Nemzetközi Szövetsége (IADC) ajánlásokat tett közzé az MTBF statisztikák beszerzésére és kiszámítására vonatkozóan.
A giroszkóp műszerek világviszonylatban vezető gyártójaként a China Vigor teljes mértékben elismeri a pontosság és a megbízhatóság kritikus szerepét a fúrási műveletekben. 2015 óta folyamatosan fektetünk be giroszkópos dőlésmérő rendszereink kutatásába és továbbfejlesztésébe. Ma a Vigor eszközei sikeresen működnek Közép-Ázsia, Európa és Afrika olajmezőin,-nagy pontosságú-adatokat biztosítva, amelyek segítenek az ügyfeleknek jelentősen csökkenteni a nem{5}}termelési időt.
Kiemelkedő példa erre a Vigor Pro{0}}Guide Series giroszkópos dőlésmérő, amely az iparágban-vezető adatkompenzációs algoritmust tartalmaz az eltolódási értékek minimalizálása érdekében, így folyamatosan pontos felmérési eredményeket biztosít. A teljesítményen túl a Pro-Guide sorozatot robusztusságra és egyszerű karbantartásra tervezték. Masszív felépítése csökkenti a teljes birtoklási költséget a szállítási és karbantartási kockázatok csökkentésével, ami a fő oka annak, hogy kiérdemelte a vásárlók ilyen erős jóváhagyását.
Technikai csapatunk rendszeresen nyújt{0}}webhelyi naplózási támogatást, és folyamatosan pozitív visszajelzéseket kapott. Örömmel közöljük, hogy a China Vigor sikeresen befejezte a fúrás közbeni fakitermelés (LWD), a fúrás közbeni fúrás (GWD) és a mérés fúrás közben (MWD) rendszerek terepi tesztelését, és a piaci bevezetés már folyamatban van.
Ha szeretné megtudni, hogy a Vigor Pro{0}}Guide Series és a közelgő fúrási technológiáink hogyan javíthatják a műveletek hatékonyságát és pontosságát, forduljon bátran szakosodott mérnöki csapatunkhoz. Szakszerű megoldásokkal és professzionális szolgáltatásainkkal várjuk Önt.
