Måling under boring (MWD) Oversikt
Telemetrimetoder hadde vanskeligheter med å takle de store volumene nedihullsdata, så definisjonen av MWD ble utvidet til å inkludere data som ble lagret i verktøyminnet og gjenopprettet når verktøyet ble returnert til overflaten. Alle MWD-systemer har vanligvis tre hoveddelkomponenter:
- Strømsystem
- Telemetrisystem
- Retningssensor
Kraftsystemer
Kraftsystemer i MWD kan generelt klassifiseres som en av to typer: batteri eller turbin. Begge typer kraftsystemer har iboende fordeler og forpliktelser. I mange MWD-systemer brukes en kombinasjon av disse to typene kraftsystemer for å gi strøm til MWD-verktøyet slik at strømmen ikke vil bli avbrutt under periodiske bore--væskestrømforhold. Batterier kan gi denne kraften uavhengig av sirkulasjon av-borevæske, og de er nødvendige hvis logging vil skje under tripping inn eller ut av hullet.
Batterisystemer
Litium-tionylkloridbatterier brukes ofte i MWD-systemer på grunn av deres utmerkede kombinasjon av høy-energitetthet og overlegen ytelse ved MWD-driftstemperaturer. De gir en stabil spenningskilde helt til slutten av levetiden, og de krever ikke kompleks elektronikk for å kondisjonere forsyningen. Disse batteriene har imidlertid begrenset øyeblikkelig energiutgang, og de kan være uegnet for applikasjoner som krever et høyt strømforbruk. Selv om disse batteriene er trygge ved lavere temperaturer, hvis de varmes opp over 180 grader, kan de gjennomgå en voldsom, akselerert reaksjon og eksplodere med betydelig kraft. Som et resultat er det restriksjoner på frakt av litium-tionylkloridbatterier i passasjerfly. Selv om disse batteriene er svært effektive i løpet av levetiden, er de ikke oppladbare, og avhending er underlagt strenge miljøbestemmelser.
Turbinsystemer
Den andre kilden til rikelig kraftproduksjon, turbinkraft, bruker riggens bore-væskestrøm. Rotasjonskraften overføres av en turbinrotor til en dynamo gjennom en felles aksel, og genererer en trefaset vekselstrøm (AC) med variabel frekvens. Elektroniske kretser retter opp AC til brukbar likestrøm (DC). Turbinrotorer for dette utstyret må akseptere et bredt spekter av strømningshastigheter for å imøtekomme alle mulige slampumpeforhold. Tilsvarende må rotorene være i stand til å tåle betydelig rusk og tapt-sirkulasjonsmateriale (LCM) som er med i borevæsken.
Telemetrisystemer
Mud-pulstelemetri er standardmetoden i kommersielle MWD og logging while drilling (LWD)-systemer. Akustiske systemer som sender opp gjennom borerøret lider av en dempning på ca. 150 dB per 1000 m i borevæske.[1]Det er gjort flere forsøk på å konstruere spesielle borerør med en integrert hardwire. Selv om den tilbyr eksepsjonelt høye datahastigheter, krever den integrerte telemetrimetoden:
- Dyrt spesialborerør
- Spesiell håndtering
- Hundrevis av elektriske tilkoblinger som alle må forbli pålitelige under tøffe forhold
Eksplosjonen av nedihullsmålinger har stimulert til nytt arbeid på dette området,[2]og datahastigheter på over 2 000 000 bits/sekund er demonstrert.
Lav-elektromagnetisk overføring er i begrenset kommersiell bruk i MWD- og LWD-systemer. Det brukes noen ganger når luft eller skum brukes som borevæske. Dybden som elektromagnetisk telemetri kan overføres fra er begrenset av ledningsevnen og tykkelsen til de overliggende formasjonene. Repeatere eller signalforsterkere plassert i borestrengen utvider dybden hvorfra elektromagnetiske systemer kan sende pålitelig.
Tre gjørme--pulstelemetrisystemer er tilgjengelige: positive-puls-, negative-puls- og kontinuerlige-bølgesystemer. Disse systemene er oppkalt etter måtene deres pulser forplantes på i gjørmevolumet. Negative-pulssystemer skaper en trykkpuls lavere enn slamvolumet ved å lufte ut en liten mengde høytrykksboreslam fra borerøret til ringrommet. Positive-pulssystemer skaper en momentan strømningsbegrensning (høyere trykk enn boreslamvolumet) i borerøret. Kontinuerlige-bølgesystemer skaper en bærefrekvens som sendes gjennom gjørmen, og de koder data ved å bruke faseskiftene til bærebølgen. Det brukes mange forskjellige datakodingssystemer-, som ofte er designet for å optimalisere levetiden og påliteligheten til pulseren, fordi den må overleve direkte kontakt med den slitende-slamstrømmen.
Telemetri-signaldeteksjon utføres av en eller flere transdusere plassert på riggens standrør. Data trekkes ut fra signalene av datautstyr på overflaten som er plassert enten i en glideenhet eller på boredekk. Vellykket datadekoding er svært avhengig av signal-til-støyforholdet.
En nær korrelasjon eksisterer mellom signalstørrelsen og telemetridatahastigheten; jo høyere datahastighet, jo mindre blir pulsstørrelsen. De fleste moderne systemer har evnen til å omprogrammere verktøyets telemetriparametere og senke data-overføringshastigheten uten å snuble ut av hullet; Men å redusere datahastigheten påvirker logg-datatettheten negativt.
Signalstøy
De mest bemerkelsesverdige kildene til signalstøy er gjørmepumpene, som ofte skaper en relativt høy-støy. Interferens mellom pumpefrekvenser fører til harmoniske, men disse bakgrunnsstøyene kan filtreres ut med analoge teknikker. Pumpe-hastighetssensorer kan være en svært effektiv metode for å identifisere og fjerne pumpestøy fra det rå telemetrisignalet. Lavere-støy i muddervolumet genereres ofte av boremotorer. Brønndybde og gjørmetype påvirker også den mottatte-signalets amplitude og bredde. Generelt er olje-basert slam (OBM) og pseudo-olje{11}}basert slam mer komprimerbart enn vann{12}}basert slam. derfor resulterer de i de største signaltapene. Likevel har signaler blitt hentet uten vesentlige problemer fra dybder på nesten 9144 m (30 000 fot) i komprimerbare væsker.
Retningssensorer
Det nyeste innen retningsbestemt-sensorteknologi er en rekke av tre ortogonale fluxgate-magnetometre og tre akselerometre. Selv om standard retningssensorer under normale omstendigheter gir akseptable undersøkelser, kan enhver applikasjon der det eksisterer usikkerhet i bunnhullsplasseringen være plagsom. Nyere trender for å bore lengre og mer komplekse brønner fokuserte oppmerksomheten på behovet for en standard feilmodell.
Arbeid utført av Industry Steering Committee on Wellbore Accuracy (ISCWA) hadde som mål å gi en standardmetode for å kvantifisere posisjonelle usikkerheter med tilhørende konfidensnivåer. De viktigste feilkildene ble klassifisert:
- Sensorfeil
- Magnetisk interferens fra BHA
- Verktøy feiljustering
- Magnetisk-feltusikkerhet
Sammen med usikkerheter i den målte dybden, er bunnhullsundersøkelsesusikkerheter en bidragsyter til feil i den absolutte dybden. Merk at alle metoder for asimutkorreksjon i sanntid krever at rådata overføres til overflaten, noe som belaster telemetrikanalen.
Utviklingen av gyroskop (gyro)-navigert MWD gir betydelige fordeler i forhold til eksisterende navigasjonssensorer. I tillegg til større nøyaktighet, er gyroer ikke utsatt for interferens fra magnetiske felt. Gjeldende gyroteknologi fokuserer på å inkludere mekanisk robusthet, minimere ytre diameter og overvinne temperaturfølsomhet. Hovedanvendelsen av teknologien er å spare riggtiden som brukes av wireline-gyroer når de utfører kickoffs fra områder som er påvirket av magnetisk interferens.
Verktøyets driftsmiljø og verktøyets pålitelighet
MWD-systemer brukes i de tøffeste driftsmiljøene. Åpenbare forhold som høyt trykk og temperatur er altfor kjent for ingeniører og designere. Kabelindustrien har en lang historie med å overvinne disse forholdene.
Temperatur
De fleste MWD-verktøy kan operere kontinuerlig ved temperaturer opp til 150 grader, med noen sensorer tilgjengelig med klassifiseringer opp til 175 grader. MWD-verktøytemperaturer kan være 20 grader lavere enn formasjonstemperaturer målt av wireline-logger, på grunn av kjøleeffekten av slamsirkulasjon, så de høyeste temperaturene som MWD-verktøy møter, er de som måles mens de kjører inn i et hull der borevæskevolumet ikke har vært sirkulert over en lengre periode. I slike tilfeller er det tilrådelig å bryte sirkulasjonen med jevne mellomrom mens du løper i hullet. Å bruke en Dewar-kolbe for å beskytte sensorer og elektronikk mot høye temperaturer er vanlig i wireline, der eksponeringstider nede i borehullet vanligvis er korte, men bruk av kolber for temperaturbeskyttelse er ikke praktisk i MWD på grunn av de lange eksponeringstidene ved høye temperaturer som må tåles.
Trykk
Nedihullstrykk er mindre et problem enn temperatur for MWD-systemer. De fleste verktøy er designet for å tåle opptil 20 000 psi, med spesialverktøy vurdert til 25 000 psi. Kombinasjonen av hydrostatisk trykk og systemmottrykk nærmer seg sjelden denne grensen.
Nedihulls sjokk og vibrasjoner
Nedihulls sjokk og vibrasjoner gir MWD-systemer sine mest alvorlige utfordringer. I motsetning til forventningene, viste tidlige tester med instrumenterte nedihullssystemer at størrelsen på sidestøt (side-til-side) er dramatisk større enn aksiale sjokk under normal boring. Modem MWD-verktøy er generelt designet for å tåle støt på omtrent 500 G i 0,5 ms over en levetid på 100 000 sykluser. Torsjonssjokk, produsert av stick/slip torsjonsakselerasjoner, kan også være betydelig. Ved gjentatt stikk/glidning kan verktøy forventes å svikte.
Verktøypålitelighetsstatistikk
Tidlig arbeid utført for å standardisere måling og rapportering av MWD--verktøyets pålitelighetsstatistikk fokuserte på å definere en feil og dele det samlede antallet vellykkede sirkulasjonstimer med det samlede antallet feil. Dette arbeidet resulterte i en gjennomsnittlig-tid-mellom-feilnummer (MTBF). Hvis dataene ble akkumulert over en statistisk signifikant periode (vanligvis 2000 timer), kunne det utledes meningsfulle feil{8}}analysetrender. Etter hvert som nedihullsverktøy ble mer komplekse publiserte imidlertid International Association of Drilling Contractors (IADC) anbefalinger om innhenting og beregning av MTBF-statistikk.
Som en globalt ledende produsent av instrumenter for gyromåling, anerkjenner China Vigor fullt ut den kritiske rollen til presisjon og pålitelighet i nedihullsoperasjoner. Siden 2015 har vi dedikert kontinuerlige investeringer til forskning og forbedring av gyroinklinometersystemene våre. I dag fungerer Vigors verktøy med suksess på tvers av oljefelt i Sentral-Asia, Europa og Afrika-og leverer data med høy-nøyaktighet som hjelper kundene betydelig å redusere ikke--produktiv tid.
Et enestående eksempel er Vigor Pro-Guide Series Gyro Inclinometer, som inkluderer en bransjeledende-datakompensasjonsalgoritme for å minimere avdriftsverdier, og sikre konsekvent nøyaktige undersøkelsesresultater. Utover ytelsen er Pro-Guide-serien designet for robusthet og enkelt vedlikehold. Den robuste konstruksjonen senker de totale eierkostnadene ved å redusere risikoen for transport og vedlikehold, en nøkkelårsak til at den har fått så sterk kundegodkjenning.
Vårt tekniske team gir regelmessig støtte for-logging på nettstedet og har fått konsekvent positive tilbakemeldinger. Vi er også glade for å dele at China Vigor har fullført felttesting av Logging While Drilling (LWD), Gyro While Drilling (GWD) og Measurement While Drilling (MWD) systemer, med markedsintroduksjon nå i gang.
For å finne ut hvordan Vigor Pro-Guide-serien og våre kommende boreteknologier kan forbedre effektiviteten og nøyaktigheten til operasjonene dine, ta gjerne kontakt med vårt spesialiserte ingeniørteam. Vi ser frem til å støtte deg med ekspertløsninger og profesjonell service.
