Meting tijdens het boren (MWD) Overzicht
Telemetriemethoden hadden moeite met het omgaan met de grote hoeveelheden gegevens in het boorgat, dus werd de definitie van MWD uitgebreid met gegevens die in het gereedschapsgeheugen waren opgeslagen en werden hersteld toen het gereedschap naar de oppervlakte werd teruggebracht. Alle MWD-systemen hebben doorgaans drie belangrijke subcomponenten:
- Voedingssysteem
- Telemetrie systeem
- Richtingssensor
Voedingssystemen
Energiesystemen in MWD kunnen over het algemeen in twee typen worden geclassificeerd: batterij of turbine. Beide soorten energiesystemen hebben inherente voordelen en verplichtingen. In veel MWD-systemen wordt een combinatie van deze twee soorten voedingssystemen gebruikt om het MWD-gereedschap van stroom te voorzien, zodat de stroom niet wordt onderbroken tijdens intermitterende boor-vloeistofstroomomstandigheden. Batterijen kunnen deze stroom leveren, onafhankelijk van de circulatie van de boorvloeistof, en ze zijn nodig als er houtkap plaatsvindt tijdens het in- of uitstappen van het gat.
Batterijsystemen
Lithium-thionylchloridebatterijen worden vaak gebruikt in MWD-systemen vanwege hun uitstekende combinatie van hoge-energiedichtheid en superieure prestaties bij MWD-bedrijfstemperaturen. Ze bieden een stabiele spanningsbron tot bijna het einde van hun levensduur, en er is geen complexe elektronica nodig om de voeding te conditioneren. Deze batterijen hebben echter een beperkte onmiddellijke energieopbrengst en zijn mogelijk ongeschikt voor toepassingen die een hoog stroomverbruik vereisen. Hoewel deze batterijen veilig zijn bij lagere temperaturen, kunnen ze bij verhitting boven de 180 graden een gewelddadige, versnelde reactie ondergaan en met aanzienlijke kracht exploderen. Als gevolg hiervan zijn er beperkingen op het vervoer van lithium-thionylchloridebatterijen in passagiersvliegtuigen. Hoewel deze batterijen gedurende hun hele levensduur zeer efficiënt zijn, zijn ze niet oplaadbaar en is de verwijdering ervan onderworpen aan strikte milieuregels.
Turbinesystemen
De tweede bron van overvloedige energieopwekking, turbine-energie, maakt gebruik van de boorvloeistof-van het boorplatform. De rotatiekracht wordt door een turbinerotor via een gemeenschappelijke as naar een dynamo overgebracht, waardoor een drie-fasige wisselstroom (AC) met variabele frequentie wordt gegenereerd. Elektronische circuits corrigeren de AC in bruikbare gelijkstroom (DC). Turbinerotoren voor deze apparatuur moeten een breed scala aan stroomsnelheden kunnen accepteren om aan alle mogelijke modderpompomstandigheden- te kunnen voldoen. Op dezelfde manier moeten rotoren in staat zijn aanzienlijke hoeveelheden afval en verloren-circulatiemateriaal (LCM) dat in de boorvloeistof wordt meegevoerd, te tolereren.
Telemetriesystemen
Modder-pulse-telemetrie is de standaardmethode in commerciële MWD- en logging-tijdens-boren-systemen (LWD). Akoestische systemen die de boorpijp ingaan, ondervinden een demping van ongeveer 150 dB per 1000 m in boorvloeistof.[1]Er zijn verschillende pogingen ondernomen om een speciale boorpijp te construeren met een integrale vaste draad. Hoewel het uitzonderlijk hoge datasnelheden biedt, vereist de integrale hardwire-telemetriemethode:
- Dure speciale boorpijp
- Speciale bediening
- Honderden elektrische verbindingen die allemaal betrouwbaar moeten blijven onder zware omstandigheden
De explosie van metingen in het boorgat heeft nieuw werk op dit gebied gestimuleerd.[2]en datasnelheden van meer dan 2.000.000 bits/seconde zijn aangetoond.
Laag-elektromagnetische transmissie met lage frequentie wordt beperkt commercieel gebruikt in MWD- en LWD-systemen. Het wordt soms gebruikt wanneer lucht of schuim als boorvloeistof wordt gebruikt. De diepte van waaruit elektromagnetische telemetrie kan worden verzonden, wordt beperkt door de geleidbaarheid en dikte van de bovenliggende formaties. Repeaters of signaalversterkers die in de boorkolom zijn geplaatst, vergroten de diepte van waaruit elektromagnetische systemen betrouwbaar kunnen zenden.
Er zijn drie modder-pulse-telemetriesystemen beschikbaar: positieve-pulse, negatieve-pulse en continue-golfsystemen. Deze systemen zijn genoemd naar de manier waarop hun pulsen zich voortplanten in het moddervolume. Negatieve-pulssystemen creëren een drukpuls die lager is dan die van het moddervolume door een kleine hoeveelheid hoge- boorspoeling uit de boorpijp naar de annulus te laten ontsnappen. Positieve-pulssystemen creëren een tijdelijke stroombeperking (hogere druk dan het boorspoeling-volume) in de boorpijp. Continue-golfsystemen creëren een draaggolffrequentie die door de modder wordt verzonden, en coderen gegevens met behulp van de faseverschuivingen van de draaggolf. Er worden veel verschillende gegevenscoderingssystemen-gebruikt, die vaak zijn ontworpen om de levensduur en betrouwbaarheid van de pulser te optimaliseren, omdat deze direct contact met de schurende modderstroom-onder hoge druk moet overleven.
Telemetrie-signaaldetectie wordt uitgevoerd door een of meer transducers die zich op de standpijp van de boorinstallatie bevinden. Gegevens worden uit de signalen gehaald door computerapparatuur aan de oppervlakte die zich in een skid-unit of op de boorvloer bevindt. Succesvolle gegevensdecodering is sterk afhankelijk van de signaal-tot-ruisverhouding.
Er bestaat een nauwe correlatie tussen de signaalgrootte en de telemetriedatasnelheid; hoe hoger de datasnelheid, hoe kleiner de pulsgrootte wordt. De meeste moderne systemen hebben de mogelijkheid om de telemetrieparameters van het hulpmiddel te herprogrammeren en de gegevenstransmissiesnelheid- te vertragen zonder uit het gat te vallen; Het vertragen van de gegevenssnelheid heeft echter een negatief effect op de log-gegevensdichtheid.
Signaalruis
De meest opvallende bronnen van signaalruis zijn de modderpompen, die vaak een relatief hoog-geluid veroorzaken. Interferentie tussen pompfrequenties leidt tot harmonischen, maar deze achtergrondgeluiden kunnen met analoge technieken worden weggefilterd. Pomp-snelheidssensoren kunnen een zeer effectieve methode zijn voor het identificeren en verwijderen van pompruis uit het ruwe telemetriesignaal. Geluid met een lagere-frequentie in het moddervolume wordt vaak gegenereerd door boormotoren. De diepte van de put en het type modder hebben ook invloed op de amplitude en breedte van het ontvangen-signaal. Over het algemeen zijn modders op olie-basis (OBM's) en modders op pseudo-olie-basis beter samendrukbaar dan modders op waterbasis-; daarom resulteren ze in de grootste signaalverliezen. Niettemin zijn er zonder noemenswaardige problemen signalen opgevangen van diepten van bijna 9144 m (30.000 ft) in samendrukbare vloeistoffen.
Directionele sensoren
Het nieuwste op het gebied van directionele-sensortechnologie is een reeks van drie orthogonale fluxgate-magnetometers en drie versnellingsmeters. Hoewel standaard richtingssensoren onder normale omstandigheden acceptabele onderzoeken opleveren, kan elke toepassing waarbij onzekerheid bestaat over de locatie in het boorgat lastig zijn. Recente trends om langere en complexere putten te boren hebben de aandacht gevestigd op de behoefte aan een standaardfoutmodel.
Het werk van de Industry Steering Committee on Wellbore Accuracy (ISCWA) had tot doel een standaardmethode te bieden voor het kwantificeren van positionele onzekerheden met bijbehorende betrouwbaarheidsniveaus. De belangrijkste bronnen van fouten zijn geclassificeerd:
- Sensorfouten
- Magnetische interferentie van de BHA
- Verkeerde uitlijning van het gereedschap
- Onzekerheid over magnetische-velden
Naast onzekerheden in de gemeten diepte, dragen ook onzekerheden bij bodemonderzoek bij tot fouten in de absolute diepte. Houd er rekening mee dat voor alle methoden van realtime azimutcorrectie vereist dat ruwe gegevens naar het oppervlak worden verzonden, wat een belasting op het telemetriekanaal met zich meebrengt.
De ontwikkeling van gyroscoop (gyro)-navigeerde MWD biedt aanzienlijke voordelen ten opzichte van bestaande navigatiesensoren. Naast een grotere nauwkeurigheid zijn gyroscopen niet gevoelig voor interferentie door magnetische velden. De huidige gyrotechnologie concentreert zich op het integreren van mechanische robuustheid, het minimaliseren van de externe diameter en het overwinnen van temperatuurgevoeligheid. De belangrijkste toepassing van de technologie is het besparen van tijd die door draadgebonden gyroscopen wordt gebruikt bij het uitvoeren van aftrappen vanuit gebieden die zijn beïnvloed door magnetische interferentie.
Werkomgeving van het gereedschap en betrouwbaarheid van het gereedschap
MWD-systemen worden gebruikt in de zwaarste werkomgevingen. Voor de hand liggende omstandigheden zoals hoge druk en temperatuur zijn ingenieurs en ontwerpers maar al te bekend. De draadgebonden industrie heeft een lange geschiedenis van het succesvol overwinnen van deze omstandigheden.
Temperatuur
De meeste MWD-gereedschappen kunnen continu werken bij temperaturen tot 150 graden, waarbij sommige sensoren beschikbaar zijn met classificaties tot 175 graden. De temperaturen van MWD-gereedschappen kunnen 20 graden lager zijn dan de formatietemperaturen gemeten door draadboomstammen, als gevolg van het koelende effect van de moddercirculatie. De hoogste temperaturen die MWD-gereedschappen tegenkomen, zijn dus de temperaturen die worden gemeten terwijl ze in een gat rennen waarin het boorvloeistofvolume- gedurende een langere periode niet is gecirculeerd. In dergelijke gevallen is het raadzaam om de bloedsomloop periodiek te onderbreken terwijl u door het gat rent. Het gebruik van een Dewar-kolf om sensoren en elektronica tegen hoge temperaturen te beschermen is gebruikelijk bij draadlijnen, waar de blootstellingstijden in het boorgat meestal kort zijn, maar het gebruik van kolven voor temperatuurbescherming is niet praktisch bij MWD vanwege de lange blootstellingstijden bij hoge temperaturen die moeten worden doorstaan.
Druk
Druk in het boorgat is minder een probleem dan temperatuur voor MWD-systemen. De meeste gereedschappen zijn ontworpen om tot 20.000 psi te weerstaan, terwijl speciaal gereedschap tot 25.000 psi bestand is. De combinatie van hydrostatische druk en systeemtegendruk nadert zelden deze limiet.
Schokken en trillingen in het boorgat
Schokken en trillingen in het boorgat stellen MWD-systemen voor de zwaarste uitdagingen. In tegenstelling tot de verwachting hebben vroege tests met geïnstrumenteerde boorgatsystemen aangetoond dat de omvang van laterale (zij-zij-zijwaartse) schokken dramatisch groter is dan die van axiale schokken tijdens normaal boren. Modem MWD-tools zijn over het algemeen ontworpen om schokken van ongeveer 500 G gedurende 0,5 ms gedurende een levensduur van 100.000 cycli te weerstaan. Torsieschokken, veroorzaakt door torsieversnellingen bij stick/slip, kunnen ook aanzienlijk zijn. Als het gereedschap herhaaldelijk wordt blootgesteld aan vastlopen/slippen, is het te verwachten dat het kapot gaat.
Statistieken over de betrouwbaarheid van gereedschappen
Vroeg werk dat is gedaan om de meting en rapportage van statistieken over de betrouwbaarheid van MWD-tools te standaardiseren, was gericht op het definiëren van een fout en het delen van het totale aantal succesvolle circulerende uren door het totale aantal fouten. Dit werk resulteerde in een gemiddelde-tijd-tussen-mislukkingen (MTBF). Als de gegevens over een statistisch significante periode (doorgaans 2000 uur) zouden worden verzameld, zouden er betekenisvolle trends in de analyse van mislukkingen- kunnen worden afgeleid. Naarmate boorgatgereedschappen complexer werden, publiceerde de International Association of Drilling Contractors (IADC) echter aanbevelingen over de verwerving en berekening van MTBF-statistieken.
Als wereldwijd toonaangevende fabrikant van gyro-onderzoeksinstrumenten erkent China Vigor volledig de cruciale rol van precisie en betrouwbaarheid bij boorwerkzaamheden. Sinds 2015 hebben we voortdurend geïnvesteerd in het onderzoek en de verbetering van onze gyro-inclinometersystemen. Tegenwoordig werken de tools van Vigor met succes in olievelden in Centraal-Azië, Europa en Afrika-en leveren ze zeer-nauwkeurige gegevens waarmee klanten de niet-niet-productieve tijd aanzienlijk kunnen verkorten.
Een opvallend voorbeeld is de Vigor Pro-Guide Series Gyro Inclinometer, die een- toonaangevend algoritme voor gegevenscompensatie bevat om driftwaarden te minimaliseren, waardoor consistent nauwkeurige onderzoeksresultaten worden gegarandeerd. Naast prestaties is de Pro-Guide-serie ontworpen met het oog op robuustheid en onderhoudsgemak. De robuuste constructie verlaagt de totale eigendomskosten door de transport- en onderhoudsrisico's te verminderen, een belangrijke reden waarom de klant zo'n sterke goedkeuring heeft gekregen.
Ons technische team biedt regelmatig on-ondersteuning voor logboekregistratie op locatie en heeft consistent positieve feedback gekregen. We zijn ook verheugd te kunnen meedelen dat China Vigor met succes veldtesten heeft afgerond van de systemen Logging While Drilling (LWD), Gyro While Drilling (GWD) en Measurement While Drilling (MWD), en dat de marktintroductie nu aan de gang is.
Als u wilt ontdekken hoe de Vigor Pro-Guide-serie en onze aankomende boortechnologieën de efficiëntie en nauwkeurigheid van uw werkzaamheden kunnen verbeteren, kunt u gerust contact opnemen met ons gespecialiseerde technische team. Wij ondersteunen u graag met deskundige oplossingen en professionele service.
