Mjerenje tokom bušenja (MWD) Pregled
Telemetrijske metode su imale poteškoća u suočavanju s velikim količinama podataka u bušotini, pa je definicija MWD proširena kako bi uključila podatke koji su pohranjeni u memoriji alata i oporavljeni kada je alat vraćen na površinu. Svi MWD sistemi obično imaju tri glavne podkomponente:
- Sistem napajanja
- Telemetrijski sistem
- Senzor smjera
Energetski sistemi
Energetski sistemi u MWD generalno se mogu klasifikovati kao jedan od dva tipa: baterijski ili turbinski. Oba tipa elektroenergetskih sistema imaju inherentne prednosti i obaveze. U mnogim MWD sistemima, kombinacija ova dva tipa energetskih sistema se koristi za snabdijevanje MWD alata tako da napajanje neće biti prekinuto tokom povremenih uslova bušenja{2}}tečnosti. Baterije mogu da obezbede ovu snagu nezavisno od cirkulacije-tečnosti za bušenje, a neophodne su ako će doći do padanja tokom upadanja u rupu ili iz nje.
Baterijski sistemi
Litijum-tionil hloridne baterije se obično koriste u MWD sistemima zbog njihove odlične kombinacije visoke-energetske gustine i superiornih performansi na MWD radnim temperaturama. Oni pružaju stabilan izvor napona do samog kraja svog radnog vijeka i ne zahtijevaju složenu elektroniku da bi uvjetovali napajanje. Ove baterije, međutim, imaju ograničen trenutni izlaz energije i mogu biti neprikladne za aplikacije koje zahtijevaju odvod velike struje. Iako su ove baterije bezbedne na nižim temperaturama, ako se zagreju iznad 180 stepeni, mogu da pretrpe burnu, ubrzanu reakciju i eksplodiraju značajnom snagom. Kao rezultat toga, postoje ograničenja za isporuku litijum-tionil hloridnih baterija u putničkim avionima. Iako su ove baterije vrlo efikasne tokom svog vijeka trajanja, one se ne mogu puniti, a njihovo odlaganje podliježe strogim ekološkim propisima.
Turbinski sistemi
Drugi izvor velike proizvodnje energije, snaga turbine, koristi tok bušotine{0}}tečnosti. Rotaciona sila se prenosi pomoću rotora turbine na alternator kroz zajedničku osovinu, stvarajući trofaznu naizmjeničnu struju (AC) promjenjive frekvencije. Elektronsko kolo ispravlja naizmjeničnu struju u upotrebljivu jednosmjernu struju (DC). Rotori turbina za ovu opremu moraju prihvatiti širok raspon protoka kako bi se prilagodili svim mogućim uslovima{5}}ispumpavanja isplake. Slično tome, rotori moraju biti sposobni da podnose značajne krhotine i izgubljeni -materijal (LCM) uvučen u tekućinu za bušenje.
Telemetrijski sistemi
Mud{0}}pulsna telemetrija je standardna metoda u komercijalnim sistemima MWD i karotaže tokom bušenja (LWD). Akustični sistemi koji prenose bušaću cijev pate od približno 150 dB na 1000 m u tekućini za bušenje.[1]Učinjeno je nekoliko pokušaja da se napravi specijalna bušaća cijev sa integralnom žicom. Iako nudi izuzetno visoke brzine prenosa podataka, metoda integralne hardwire telemetrije zahtijeva:
- Skupa specijalna bušaća cijev
- Posebno rukovanje
- Stotine električnih priključaka koji svi moraju ostati pouzdani u teškim uvjetima
Eksplozija dubinskih mjerenja podstakla je nove radove u ovoj oblasti,[2]i demonstrirane su brzine podataka veće od 2.000.000 bita/sekundi.
Niskofrekventni elektromagnetni prijenos je u ograničenoj komercijalnoj upotrebi u MWD i LWD sistemima. Ponekad se koristi kada se kao tekućina za bušenje koristi zrak ili pjena. Dubina sa koje se može prenositi elektromagnetska telemetrija ograničena je provodljivošću i debljinom formacija koje se nalaze iznad. Repetitori ili pojačivači signala postavljeni u bušaću kolonu proširuju dubinu sa koje elektromagnetski sistemi mogu pouzdano prenositi.
Dostupna su tri sistema za telemetriju mulj{0}}pulsa: pozitivni-pulsni, negativni-pulsni i kontinuirani-talasni sistemi. Ovi sistemi su nazvani po načinima na koji se njihovi impulsi šire u zapremini mulja. Sistemi sa negativnim-pulsima stvaraju impuls pritiska niži od pulsa zapremine isplake tako što ispuštaju malu količinu isplake iz bušaćeg niza visokog pritiska-od bušaće cijevi do prstena. Pozitivni-pulsni sistemi stvaraju trenutno ograničenje protoka (veći pritisak od zapremine isplake za bušenje{10}) u bušaćoj cijevi. Sistemi kontinuiranih{12}}talasa stvaraju frekvenciju nosioca koja se prenosi kroz blato i kodiraju podatke koristeći fazne pomake nosioca. Koriste se mnogi različiti{14}}sistemi kodiranja podataka, koji su često dizajnirani da optimiziraju vijek trajanja i pouzdanost pulsera, jer mora preživjeti direktan kontakt sa abrazivnim,{15}}tokom blata visokog pritiska.
Detekciju telemetrijskog{0}}signala izvodi jedan ili više pretvarača koji se nalaze na cevovodu platforme. Podaci se ekstrahuju iz signala površinskom kompjuterskom opremom koja je smeštena ili u kliznoj jedinici ili na podu za bušenje. Uspješno dekodiranje podataka u velikoj mjeri ovisi o odnosu signal-/{4}}šum.
Postoji bliska korelacija između veličine signala i brzine telemetrijskih podataka; što je veća brzina podataka, veličina impulsa postaje manja. Većina modernih sistema ima mogućnost reprogramiranja telemetrijskih parametara alata i usporavanja brzine{1}}prenosa podataka bez izletanja iz rupe; međutim, usporavanje brzine prijenosa podataka negativno utiče na gustinu podataka log{2}}.
Signalni šum
Najznačajniji izvori šuma signala su muljne pumpe, koje često stvaraju relativno visoko{0}}šum. Interferencija među frekvencijama pumpe dovodi do harmonika, ali ovi pozadinski šumovi se mogu filtrirati analognim tehnikama. Senzori{3}}brzine pumpe mogu biti veoma efikasan metod za identifikaciju i uklanjanje šuma pumpe iz sirovog telemetrijskog signala. Buka-niže frekvencije u zapremini isplake često se stvara od motora za bušenje. Dubina bunara i vrsta isplake također utiču na amplitudu i širinu primljenog-signala. Općenito, isplake na{9}}bazirani (OBM) i pseudo{10}}uljne-bazirane isplake su kompresibilnije od blata na bazi vode{12}}; stoga rezultiraju najvećim gubicima signala. Ipak, signali su dohvaćeni bez značajnih problema sa dubina od skoro 9144 m (30.000 stopa) u kompresibilnim fluidima.
Senzori smjera
Najsuvremenija tehnologija usmjerenih{0}}senzora je niz od tri ortogonalna magnetometra s fluxgate i tri akcelerometra. Iako u normalnim okolnostima standardni senzori smjera pružaju prihvatljiva istraživanja, svaka primjena u kojoj postoji nesigurnost na lokaciji u dnu rupe može biti problematična. Nedavni trendovi bušenja dužih i složenijih bušotina usmjerili su pažnju na potrebu za standardnim modelom greške.
Rad koji je sproveo Industrijski upravni odbor za preciznost bušotine (ISCWA) imao je za cilj da obezbedi standardni metod kvantifikacije pozicionih nesigurnosti sa povezanim nivoima pouzdanosti. Ključni izvori grešaka su klasifikovani:
- Greške senzora
- Magnetne smetnje od BHA
- Neusklađenost alata
- Nesigurnost magnetnog{0}}polja
Uz nesigurnosti u izmjerenoj dubini, nesigurnosti istraživanja na dnu rupe doprinose greškama u apsolutnoj dubini. Imajte na umu da sve metode-korekcije azimuta u realnom vremenu zahtijevaju da se sirovi podaci prenesu na površinu, što nameće opterećenje na kanalu telemetrije.
Razvoj žiroskopa (žiro)-navigacije MWD nudi značajne prednosti u odnosu na postojeće navigacijske senzore. Pored veće tačnosti, žiroskopi nisu podložni smetnjama od magnetnih polja. Trenutna žiro tehnologija se fokusira na ugrađivanje mehaničke robusnosti, minimiziranje vanjskog promjera i prevazilaženje temperaturne osjetljivosti. Glavna primjena tehnologije je ušteda vremena koje koriste žičani žiroskopi prilikom izvođenja početnih udaraca iz područja pogođenih magnetnim smetnjama.
Radno okruženje alata i pouzdanost alata
MWD sistemi se koriste u najtežim radnim okruženjima. Očigledni uslovi kao što su visoki pritisak i temperatura suviše su poznati inženjerima i dizajnerima. Žičana industrija ima dugu istoriju uspešnog prevazilaženja ovih uslova.
Temperatura
Većina MWD alata može raditi kontinuirano na temperaturama do 150 stepeni, sa nekim senzorima dostupnim sa ocenama do 175 stepeni. Temperature MWD-alata mogu biti 20 stepeni niže od temperatura formacije mjerenih pomoću žičanih trupaca, zbog efekta hlađenja cirkulacije isplake, tako da su najviše temperature na koje se MWD alati susreću one izmjerene dok se ulijeće u rupu u kojoj zapremina bušaće{5}}tečnosti nije cirkulirala duži period. U takvim slučajevima, preporučljivo je povremeno prekidati cirkulaciju dok trčite u rupu. Korištenje Dewar tikvice za zaštitu senzora i elektronike od visokih temperatura uobičajeno je u žičanoj mreži, gdje je vrijeme izlaganja u bušotini obično kratko, ali korištenje tikvica za temperaturnu zaštitu nije praktično u MWD-u zbog dugog vremena izlaganja na visokim temperaturama koje se mora izdržati.
Pritisak
Pritisak u bušotini je manji problem od temperature za MWD sisteme. Većina alata je dizajnirana da izdrži do 20.000 psi, sa specijalnim alatima ocijenjenim na 25.000 psi. Kombinacija hidrostatskog pritiska i protivpritiska sistema retko se približava ovoj granici.
Udarci i vibracije u bušotini
Udarci i vibracije u bušotini predstavljaju MWD sisteme sa svojim najtežim izazovima. Suprotno očekivanju, rani testovi korištenjem instrumentiranih sistema u bušotini su pokazali da su veličine bočnih (bočnih-na-) udaraca dramatično veće od aksijalnih šokova tokom normalnog bušenja. Modemski MWD alati su općenito dizajnirani da izdrže udarce od približno 500 G u trajanju od 0,5 ms tokom životnog vijeka od 100.000 ciklusa. Torzioni udar, uzrokovan torzijskim ubrzanjima štapa/klizanja, također može biti značajan. Ako se podvrgne opetovanom klizanju/klizanju, može se očekivati da će alat pokvariti.
Statistika pouzdanosti alata
Rani rad koji je obavljen na standardizaciji mjerenja i izvještavanja statistike pouzdanosti MWD-alata fokusiran je na definiranje kvara i dijeljenje ukupnog broja uspješnih sati rada sa ukupnim brojem kvarova. Ovaj rad je rezultirao srednjim-vrijemeom-između-broja otkaza (MTBF). Ako su podaci akumulirani tokom statistički značajnog perioda (obično 2.000 sati), mogli bi se izvesti značajni trendovi analize neuspjeha{8}}. Kako su alati za bušenje postajali sve složeniji, Međunarodno udruženje izvođača radova za bušenje (IADC) objavilo je preporuke o prikupljanju i izračunavanju MTBF statistike.
Kao vodeći svjetski proizvođač instrumenata za žiroskopiranje, China Vigor u potpunosti prepoznaje ključnu ulogu preciznosti i pouzdanosti u operacijama u bušotini. Od 2015. godine kontinuirano ulažemo u istraživanje i unapređenje naših žiro inklinometarskih sistema. Danas, Vigorovi alati uspješno funkcionišu na naftnim poljima u Centralnoj Aziji, Evropi i Africi-isporučujući podatke visoke-tačnosti koji pomažu klijentima da značajno smanje{5}}neproduktivno vrijeme.
Izvanredan primjer je Vigor Pro-Guide Series Gyro Inclinometar, koji uključuje{1}}vodeći algoritam za kompenzaciju podataka u industriji za minimiziranje vrijednosti pomaka, osiguravajući dosljedno precizne rezultate istraživanja. Osim performansi, Pro-Guide serija je dizajnirana za robusnost i lakoću održavanja. Njegova robusna konstrukcija smanjuje ukupne troškove vlasništva smanjenjem rizika transporta i održavanja, što je ključni razlog zašto je zaslužio tako snažno odobravanje kupaca.
Naš tehnički tim redovno pruža-podršku za evidentiranje na web lokaciji i skupio je dosljedne pozitivne povratne informacije. Također smo uzbuđeni što možemo podijeliti da je China Vigor uspješno završio terensko testiranje sistema za evidentiranje tokom bušenja (LWD), žiroskop tokom bušenja (GWD) i mjerenje tokom bušenja (MWD), sa uvođenjem na tržište koje je sada u toku.
Da biste otkrili kako Vigor Pro-Guide serija i naše buduće tehnologije za bušenje mogu poboljšati efikasnost i tačnost vaših operacija, slobodno se obratite našem specijalizovanom inženjerskom timu. Radujemo se što ćemo vas podržati sa stručnim rješenjima i profesionalnom uslugom.
