Přehled měření při vrtání (MWD).
Telemetrické metody se obtížně vypořádaly s velkými objemy hlubinných dat, takže definice MWD byla rozšířena tak, aby zahrnovala data, která byla uložena v paměti nástroje a obnovena, když byl nástroj vrácen na povrch. Všechny systémy MWD mají obvykle tři hlavní dílčí součásti:
- Napájecí systém
- Telemetrický systém
- Směrový senzor
Energetické systémy
Energetické systémy v MWD mohou být obecně klasifikovány jako jeden ze dvou typů: baterie nebo turbína. Oba typy energetických systémů mají své výhody i závazky. V mnoha systémech MWD se k napájení nástroje MWD používá kombinace těchto dvou typů napájecích systémů, takže během přerušovaného proudění-kapaliny nedojde k přerušení napájení. Baterie mohou poskytnout tuto energii nezávisle na cirkulaci vrtné-kapaliny a jsou nezbytné, pokud dojde k těžbě dřeva během zakopávání do otvoru nebo z něj.
Bateriové systémy
Lithium-thionylchloridové baterie se běžně používají v systémech MWD kvůli jejich vynikající kombinaci vysoké-hustoty energie a vynikajícího výkonu při provozních teplotách MWD. Poskytují stabilní zdroj napětí až do velmi blízkého konce své životnosti a nevyžadují složitou elektroniku pro úpravu napájení. Tyto baterie však mají omezený okamžitý energetický výkon a mohou být nevhodné pro aplikace, které vyžadují vysoký odběr proudu. Přestože jsou tyto baterie bezpečné při nižších teplotách, mohou při zahřátí nad 180 stupňů podléhat prudké, zrychlené reakci a explodovat značnou silou. V důsledku toho existují omezení pro přepravu lithium-thionylchloridových baterií v osobních letadlech. I když jsou tyto baterie po dobu své životnosti velmi účinné, nelze je dobíjet a jejich likvidace podléhá přísným ekologickým předpisům.
Turbínové systémy
Druhý zdroj hojné výroby energie, energie turbíny, využívá tok vrtné-kapaliny. Rotační síla je přenášena rotorem turbíny na alternátor přes společnou hřídel, generující třífázový střídavý proud (AC) s proměnnou frekvencí. Elektronické obvody usměrňují AC na použitelný stejnosměrný proud (DC). Turbínové rotory pro toto zařízení musí akceptovat široký rozsah průtoků, aby vyhovovaly všem možným podmínkám čerpání bahna-. Podobně musí být rotory schopny tolerovat značné množství nečistot a ztraceného{7}}cirkulačního materiálu (LCM) unášených vrtným výplachem.
Telemetrické systémy
Bahenní-pulzní telemetrie je standardní metodou v komerčních systémech MWD a protokolování při vrtání (LWD). Akustické systémy, které přenášejí vrtnou trubku nahoru, trpí útlumem přibližně 150 dB na 1000 m vrtné kapaliny.[1]Bylo učiněno několik pokusů zkonstruovat speciální vrtnou trubku s integrovaným pevným drátem. Přestože nabízí výjimečně vysoké přenosové rychlosti, metoda integrální telemetrie s pevným drátem vyžaduje:
- Drahá speciální vrtná trubka
- Speciální manipulace
- Stovky elektrických spojů, které musí zůstat spolehlivé v drsných podmínkách
Exploze měření hlubinných vrtů podnítila novou práci v této oblasti,[2]a byly prokázány rychlosti přenosu dat přesahující 2 000 000 bitů za sekundu.
Nízkofrekvenční elektromagnetické vysílání se v systémech MWD a LWD používá v omezené míře. Někdy se používá, když se jako vrtná kapalina používá vzduch nebo pěna. Hloubka, ze které lze přenášet elektromagnetickou telemetrii, je omezena vodivostí a tloušťkou překrývajících se útvarů. Opakovače nebo zesilovače signálu umístěné ve vrtací koloně prodlužují hloubku, ze které mohou elektromagnetické systémy spolehlivě vysílat.
K dispozici jsou tři bahenní-pulzní telemetrické systémy: kladné-pulsní, záporné-pulsní a kontinuální-vlnové systémy. Tyto systémy jsou pojmenovány podle způsobů, kterými se jejich pulsy šíří v objemu bahna. Systémy negativních-pulsů vytvářejí tlakový puls nižší než je objem bahna tím, že odvětrávají malé množství- vysokotlakého bahna z vrtné kolony z vrtné trubky do prstence. Pozitivní-pulzní systémy vytvářejí chvilkové omezení průtoku (vyšší tlak než objem vrtného{10}}bahna) ve vrtací trubce. Systémy se spojitými vlnami{12}}vytvářejí nosnou frekvenci, která se přenáší bahnem, a kódují data pomocí fázových posunů nosné. Používá se mnoho různých{14}}systémů kódování dat, které jsou často navrženy tak, aby optimalizovaly životnost a spolehlivost pulzního zařízení, protože musí přežít přímý kontakt s abrazivním, vysokotlakým proudem bahna.
Detekce telemetrického-signálu se provádí jedním nebo více snímači umístěnými na stoupací trubce soupravy. Data jsou extrahována ze signálů povrchovým počítačovým zařízením umístěným buď v kluzné jednotce nebo na vrtné podlaze. Úspěšné dekódování dat velmi závisí na poměru signálu -k-šumu.
Mezi velikostí signálu a rychlostí telemetrických dat existuje úzká korelace; čím vyšší je rychlost přenosu dat, tím menší je velikost pulzu. Většina moderních systémů má schopnost přeprogramovat parametry telemetrie nástroje a zpomalit-rychlost přenosu dat, aniž by došlo k vypadnutí z díry; zpomalení rychlosti přenosu dat však nepříznivě ovlivní hustotu dat protokolu-.
Hluk signálu
Nejpozoruhodnějším zdrojem šumu signálu jsou kalová čerpadla, která často vytvářejí relativně vysoko{0}}frekvenční šum. Interference mezi frekvencemi čerpadel vede k harmonickým, ale tyto zvuky na pozadí lze odfiltrovat pomocí analogových technik. Snímače rychlosti čerpadla- mohou být velmi účinnou metodou identifikace a odstranění šumu čerpadla z nezpracovaného telemetrického signálu. Hluk s nižší frekvencí v objemu bahna je často generován vrtacími motory. Hloubka studny a typ bahna také ovlivňují amplitudu a šířku přijímaného-signálu. Obecně platí, že bahna na-olejové bázi (OBM) a pseudo-olejová-bahna jsou stlačitelnější než bahna na{12}}vodné bázi; proto mají za následek největší ztráty signálu. Nicméně signály byly získány bez významných problémů z hloubek téměř 9144 m (30 000 stop) ve stlačitelných kapalinách.
Směrové senzory
Nejmodernější technologií směrových-senzorů je pole tří ortogonálních fluxgate magnetometrů a tří akcelerometrů. Ačkoli za normálních okolností poskytují standardní směrové senzory přijatelné průzkumy, jakákoliv aplikace, ve které existuje nejistota v umístění spodní díry, může být problematická. Nedávné trendy vrtání delších a složitějších vrtů zaměřily pozornost na potřebu standardního chybového modelu.
Práce provedená průmyslovým řídícím výborem pro přesnost vrtů (ISCWA) měla za cíl poskytnout standardní metodu kvantifikace polohových nejistot se souvisejícími úrovněmi spolehlivosti. Klíčové zdroje chyb byly klasifikovány:
- Chyby snímače
- Magnetická interference z BHA
- Nesouosost nástroje
- Nejistota-magnetického pole
Spolu s nejistotami naměřené hloubky jsou nejistoty průzkumu dna jedním z přispěvatelů k chybám v absolutní hloubce. Všechny metody korekce azimutu v reálném čase-vyžadují přenos nezpracovaných dat na povrch, což zatěžuje telemetrický kanál.
Vývoj gyroskopu (gyroskopu)-navigovaného MWD nabízí oproti stávajícím navigačním senzorům značné výhody. Kromě větší přesnosti nejsou gyroskopy náchylné na rušení magnetickými poli. Současná gyroskopická technologie se soustředí na začlenění mechanické odolnosti, minimalizaci vnějšího průměru a překonání teplotní citlivosti. Hlavní aplikace této technologie je v úspoře času použitého u drátových gyroskopů při provádění startů z oblastí ovlivněných magnetickým rušením.
Provozní prostředí nástroje a spolehlivost nástroje
Systémy MWD se používají v nejnáročnějších provozních prostředích. Zřejmé podmínky, jako je vysoký tlak a teplota, jsou inženýrům a konstruktérům příliš známé. Odvětví kabelových sítí má dlouhou historii úspěšného překonávání těchto podmínek.
Teplota
Většina nástrojů MWD může pracovat nepřetržitě při teplotách až 150 stupňů, přičemž některé senzory jsou k dispozici s hodnocením až 175 stupňů. Teploty MWD-nástroje mohou být o 20 stupňů nižší než formovací teploty naměřené drátěnými kmeny, a to kvůli chladicímu účinku cirkulace bláta, takže nejvyšší teploty, se kterými se nástroje MWD setkávají, jsou teploty naměřené při vjezdu do otvoru, ve kterém objem vrtné-kapaliny necirkuloval po delší dobu. V takových případech je vhodné při běhu v díře pravidelně přerušovat oběh. Používání Dewarovy baňky k ochraně senzorů a elektroniky před vysokými teplotami je běžné v drátovém vedení, kde jsou časy expozice v hloubce obvykle krátké, ale použití baněk pro teplotní ochranu není v MWD praktické kvůli dlouhým dobám expozice při vysokých teplotách, které je třeba vydržet.
Tlak
U systémů MWD je tlak ve spádu menší problém než teplota. Většina nástrojů je navržena tak, aby vydržela tlak až 20 000 psi, se speciálními nástroji až 25 000 psi. Kombinace hydrostatického tlaku a protitlaku systému se zřídka blíží této hranici.
Otřesy a vibrace ve spádu
Otřesy a vibrace v hloubce představují pro systémy MWD nejzávažnější problémy. Navzdory očekávání první testy s použitím instrumentovaných systémů hlubinných vrtů ukázaly, že velikosti bočních (-na-stranu) rázů jsou dramaticky větší než axiální rázy během normálního vrtání. Modemové nástroje MWD jsou obecně navrženy tak, aby vydržely nárazy o síle přibližně 500 G po dobu 0,5 ms po dobu životnosti 100 000 cyklů. Významný může být také torzní ráz, způsobený torzními zrychleními typu stick/slip. Pokud jsou nástroje vystaveny opakovanému přilepení/skluzu, lze očekávat, že selžou.
Statistika spolehlivosti nástroje
První práce na standardizaci měření a vykazování statistik spolehlivosti nástrojů MWD-se zaměřila na definování selhání a vydělení celkového počtu úspěšných hodin v oběhu celkovým počtem selhání. Výsledkem této práce byla střední-doba-mezi-číslem selhání (MTBF). Pokud by byla data shromážděna za statisticky významné období (obvykle 2 000 hodin), bylo by možné odvodit smysluplné trendy analýzy-neúspěchů. S tím, jak se vrtné nástroje staly složitějšími, zveřejnila Mezinárodní asociace dodavatelů vrtů (IADC) doporučení týkající se získávání a výpočtu statistik MTBF.
Jako celosvětový přední výrobce gyroskopických měřicích přístrojů si China Vigor plně uvědomuje kritickou roli přesnosti a spolehlivosti při operacích ve spádu. Od roku 2015 věnujeme neustálé investice do výzkumu a vylepšení našich gyroskopických inklinometrických systémů. Nástroje Vigor dnes úspěšně fungují na ropných polích ve Střední Asii, Evropě a Africe-a poskytují vysoce{4}}přesná data, která klientům pomáhají výrazně zkrátit-neproduktivní čas.
Vynikajícím příkladem je gyroskopický inklinometr Vigor Pro-Guide Series, který zahrnuje-vedoucí algoritmus kompenzace dat pro minimalizaci hodnot posunu a zajišťuje trvale přesné výsledky průzkumu. Kromě výkonu je řada Pro-Guide navržena pro robustnost a snadnou údržbu. Jeho robustní konstrukce snižuje celkové náklady na vlastnictví snížením rizik spojených s přepravou a údržbou, což je hlavní důvod, proč si získal tak silný souhlas zákazníků.
Náš technický tým pravidelně poskytuje-podporu protokolování stránek a získává stálou pozitivní zpětnou vazbu. Jsme také nadšeni, že můžeme sdílet, že China Vigor úspěšně dokončila terénní testování systémů Logging While Drilling (LWD), Gyro While Drilling (GWD) a Measurement While Drilling (MWD), přičemž uvedení na trh právě probíhá.
Chcete-li zjistit, jak může řada Vigor Pro-Guide Series a naše připravované technologie vrtání zvýšit efektivitu a přesnost vašich operací, neváhejte se obrátit na náš specializovaný technický tým. Těšíme se, že vás podpoříme odbornými řešeními a profesionálním servisem.
