Måling under boring (MWD) Oversigt
Telemetrimetoder havde svært ved at klare de store mængder af data i borehullet, så definitionen af MWD blev udvidet til at omfatte data, der blev lagret i værktøjets hukommelse og gendannet, når værktøjet blev returneret til overfladen. Alle MWD-systemer har typisk tre hovedkomponenter:
- Strømsystem
- Telemetri system
- Retningssensor
Strømsystemer
Strømsystemer i MWD kan generelt klassificeres som en af to typer: batteri eller turbine. Begge typer strømsystemer har iboende fordele og forpligtelser. I mange MWD-systemer bruges en kombination af disse to typer strømsystemer til at levere strøm til MWD-værktøjet, så strømmen ikke vil blive afbrudt under periodiske bore--væskestrømningsforhold. Batterier kan levere denne kraft uafhængigt af borevæske-cirkulation, og de er nødvendige, hvis der sker logning under tripping ind eller ud af hullet.
Batterisystemer
Lithium-thionylchlorid-batterier bruges almindeligvis i MWD-systemer på grund af deres fremragende kombination af høj-energitæthed og overlegen ydeevne ved MWD-driftstemperaturer. De giver en stabil spændingskilde indtil meget tæt på slutningen af deres levetid, og de kræver ikke kompleks elektronik for at konditionere forsyningen. Disse batterier har dog begrænset øjeblikkelig energiudgang, og de kan være uegnede til applikationer, der kræver et højt strømforbrug. Selvom disse batterier er sikre ved lavere temperaturer, kan de, hvis de opvarmes til over 180 grader, gennemgå en voldsom, accelereret reaktion og eksplodere med betydelig kraft. Som følge heraf er der restriktioner på forsendelse af lithium-thionylchlorid-batterier i passagerfly. Selvom disse batterier er meget effektive i deres levetid, er de ikke genopladelige, og deres bortskaffelse er underlagt strenge miljøbestemmelser.
Turbine systemer
Den anden kilde til rigelig elproduktion, turbinekraft, bruger riggens borevæskestrømning-. Rotationskraften overføres af en turbinerotor til en generator gennem en fælles aksel, hvilket genererer en trefaset vekselstrøm (AC) med variabel frekvens. Elektroniske kredsløb ensretter AC til brugbar jævnstrøm (DC). Turbinerotorer til dette udstyr skal acceptere en bred vifte af strømningshastigheder for at imødekomme alle mulige mudder-pumpeforhold. Tilsvarende skal rotorer være i stand til at tolerere betydeligt snavs og tabt-cirkulationsmateriale (LCM), der er medtaget i borevæsken.
Telemetrisystemer
Mudder-pulstelemetri er standardmetoden i kommercielle MWD og logning under boring (LWD)-systemer. Akustiske systemer, der transmitterer op gennem borerøret, lider af en dæmpning på ca. 150 dB pr. 1000 m i borevæske.[1]Der er gjort flere forsøg på at konstruere et specielt borerør med en integreret hardwire. Selvom det tilbyder usædvanligt høje datahastigheder, kræver den integrerede hardwire-telemetrimetode:
- Dyrt specialborerør
- Særlig håndtering
- Hundredvis af elektriske forbindelser, der alle skal forblive pålidelige under barske forhold
Eksplosionen af borehulsmålinger har stimuleret nyt arbejde på dette område,[2]og datahastigheder på over 2.000.000 bits/sekund er blevet påvist.
Lav-elektromagnetisk transmission er i begrænset kommerciel brug i MWD- og LWD-systemer. Det bruges nogle gange, når luft eller skum bruges som borevæske. Dybden, hvorfra elektromagnetisk telemetri kan transmitteres, er begrænset af ledningsevnen og tykkelsen af de overliggende formationer. Repeatere eller signalforstærkere placeret i borestrengen udvider den dybde, hvorfra elektromagnetiske systemer kan sende pålideligt.
Tre mudder-impulstelemetrisystemer er tilgængelige: positive-puls-, negativ-puls- og kontinuert-bølgesystemer. Disse systemer er opkaldt efter de måder, hvorpå deres pulser forplantes i muddervolumenet. Negative-impulssystemer skaber en trykimpuls, der er lavere end muddervolumenet ved at udlufte en lille mængde høj-borestrengsmudder fra borerøret til annulus. Positive-impulssystemer skaber en momentan strømningsbegrænsning (højere tryk end boremuddervolumenet) i borerøret. Kontinuerlige-bølgesystemer skaber en bærefrekvens, der transmitteres gennem mudderet, og de koder data ved hjælp af bærebølgens faseskift. Der bruges mange forskellige data{14}}kodningssystemer, som ofte er designet til at optimere pulserens levetid og pålidelighed, fordi den skal overleve direkte kontakt med den slibende,-højtryksmudderstrøm.
Telemetri-signaldetektering udføres af en eller flere transducere placeret på rigstandsrøret. Data udvindes fra signalerne af computerudstyr på overfladen, der er anbragt enten i en glideenhed eller på boregulvet. Vellykket dataafkodning er meget afhængig af signal-til-støjforholdet.
Der eksisterer en tæt sammenhæng mellem signalstørrelsen og telemetridatahastigheden; jo højere datahastighed, jo mindre bliver pulsstørrelsen. De fleste moderne systemer har evnen til at omprogrammere værktøjets telemetriparametre og sænke data-transmissionshastigheden uden at snuble ud af hullet; Men en langsommere datahastighed påvirker log-datatætheden negativt.
Signalstøj
De mest bemærkelsesværdige kilder til signalstøj er mudderpumperne, som ofte skaber en relativt høj-støj. Interferens mellem pumpefrekvenser fører til harmoniske, men disse baggrundsstøj kan filtreres fra med analoge teknikker. Pumpe-hastighedssensorer kan være en meget effektiv metode til at identificere og fjerne pumpestøj fra det rå telemetrisignal. Lavere-støj i muddervolumenet genereres ofte af boremotorer. Brønddybde og muddertype påvirker også den modtagne-signalamplitude og -bredde. Generelt er olie-baseret mudder (OBM'er) og pseudo-oliebaseret mudder mere komprimerbart end vand-baseret mudder; derfor resulterer de i de største signaltab. Ikke desto mindre er signaler blevet hentet uden væsentlige problemer fra dybder på næsten 9144 m (30.000 fod) i komprimerbare væsker.
Retningssensorer
Det nyeste inden for retningsbestemt-sensorteknologi er en række af tre ortogonale fluxgate-magnetometre og tre accelerometre. Selvom standardretningssensorer under normale omstændigheder giver acceptable undersøgelser, kan enhver applikation, hvor der er usikkerhed i bundhullets placering, være besværlig. Nylige tendenser til at bore længere og mere komplekse brønde fokuserede opmærksomheden på behovet for en standard fejlmodel.
Arbejdet udført af Industry Steering Committee on Wellbore Accuracy (ISCWA) havde til formål at levere en standardmetode til at kvantificere positionelle usikkerheder med tilhørende konfidensniveauer. De vigtigste fejlkilder blev klassificeret:
- Sensor fejl
- Magnetisk interferens fra BHA
- Værktøjsforskydning
- Magnetisk-feltusikkerhed
Sammen med usikkerheder i den målte dybde er bundhulsundersøgelsesusikkerheder en af årsagerne til fejl i den absolutte dybde. Bemærk, at alle metoder til realtidsazimutkorrektion kræver, at rådata sendes til overfladen, hvilket belaster telemetrikanalen.
Udviklingen af gyroskop (gyro)-navigeret MWD giver betydelige fordele i forhold til eksisterende navigationssensorer. Ud over større nøjagtighed er gyroer ikke modtagelige for interferens fra magnetiske felter. Nuværende gyroteknologi er centreret om at inkorporere mekanisk robusthed, minimere udvendig diameter og overvinde temperaturfølsomhed. Teknologiens hovedanvendelse er at spare rigtid, der bruges af wireline-gyroer, når de udfører kickoffs fra områder, der er påvirket af magnetisk interferens.
Værktøjets driftsmiljø og værktøjets pålidelighed
MWD-systemer bruges i de hårdeste driftsmiljøer. Indlysende forhold såsom højt tryk og temperatur er alt for velkendte for ingeniører og designere. Kabelindustrien har en lang historie med succes med at overvinde disse forhold.
Temperatur
De fleste MWD-værktøjer kan fungere kontinuerligt ved temperaturer op til 150 grader, med nogle sensorer tilgængelige med klassificeringer op til 175 grader. MWD-værktøjstemperaturer kan være 20 grader lavere end formationstemperaturer målt af wireline logs, på grund af muddercirkulationens køleeffekt, så de højeste temperaturer, som MWD-værktøjer støder på, er dem, der måles, mens de løber ind i et hul, hvori borevæskevolumenet ikke har været cirkuleret i en længere periode. I sådanne tilfælde er det tilrådeligt at afbryde cirkulationen med jævne mellemrum, mens du løber i hullet. Brug af en Dewar-kolbe til at beskytte sensorer og elektronik mod høje temperaturer er almindeligt i wireline, hvor eksponeringstider nede i borehullet normalt er korte, men at bruge kolber til temperaturbeskyttelse er ikke praktisk i MWD på grund af de lange eksponeringstider ved høje temperaturer, der skal udholdes.
Tryk
Nedehulstryk er mindre et problem end temperatur for MWD-systemer. De fleste værktøjer er designet til at modstå op til 20.000 psi, med specialværktøj vurderet til 25.000 psi. Kombinationen af hydrostatisk tryk og systemmodtryk nærmer sig sjældent denne grænse.
Stød og vibrationer nede i hullet
Stød og vibrationer i borehullet stiller MWD-systemer over for deres mest alvorlige udfordringer. I modsætning til forventningen viste tidlige tests ved hjælp af instrumenterede borehullssystemer, at størrelsen af sidestød (-til-side) er dramatisk større end aksiale stød under normal boring. Modem MWD-værktøjer er generelt designet til at modstå stød på ca. 500 G i 0,5 ms over en levetid på 100.000 cyklusser. Torsionschok, frembragt af stick/slip torsionsaccelerationer, kan også være signifikant. Hvis det udsættes for gentagne stick/slip, kan værktøj forventes at svigte.
Statistik over værktøjets pålidelighed
Tidligt arbejde udført for at standardisere måling og rapportering af MWD--værktøjets pålidelighedsstatistikker fokuserede på at definere en fejl og dividere det samlede antal vellykkede cirkulerende timer med det samlede antal fejl. Dette arbejde resulterede i en gennemsnitlig-tid-mellem-fejlnummer (MTBF). Hvis dataene blev akkumuleret over en statistisk signifikant periode (typisk 2.000 timer), kunne der udledes meningsfulde fejl{8}}analysetendenser. Efterhånden som værktøjer i borehullet blev mere komplekse, offentliggjorde International Association of Drilling Contractors (IADC) anbefalinger om anskaffelse og beregning af MTBF-statistikker.
Som en globalt førende producent af gyromålingsinstrumenter anerkender China Vigor fuldt ud den kritiske rolle som præcision og pålidelighed i borehulsoperationer. Siden 2015 har vi dedikeret kontinuerlige investeringer til forskning og forbedring af vores gyrohældningsmålersystemer. I dag fungerer Vigors værktøjer med succes på tværs af oliefelter i Centralasien, Europa og Afrika-og leverer data med høj-nøjagtighed, der hjælper kunderne med at reducere ikke--produktiv tid markant.
Et iøjnefaldende eksempel er Vigor Pro-Guide Series Gyro Inclinometer, som inkorporerer en brancheførende-datakompensationsalgoritme for at minimere driftværdier og sikre konsekvent nøjagtige undersøgelsesresultater. Ud over ydeevne er Pro-Guide-serien designet til robusthed og nem vedligeholdelse. Dens robuste konstruktion sænker de samlede ejeromkostninger ved at reducere transport- og vedligeholdelsesrisici, en nøgleårsag til, at den har opnået så stærk kundegodkendelse.
Vores tekniske team yder regelmæssigt-logføringssupport på webstedet og har fået konsekvent positiv feedback. Vi er også glade for at kunne dele, at China Vigor med succes har gennemført felttest af systemer til logning under boring (LWD), Gyro While Drilling (GWD) og Measurement While Drilling (MWD), med markedsintroduktion nu i gang.
For at opdage, hvordan Vigor Pro-Guide-serien og vores kommende boreteknologier kan forbedre effektiviteten og nøjagtigheden af dine operationer, er du velkommen til at kontakte vores specialiserede ingeniørteam. Vi ser frem til at støtte dig med ekspertløsninger og professionel service.
