Prehľad merania počas vŕtania (MWD).
Metódy telemetrie mali problém vyrovnať sa s veľkým objemom hĺbkových údajov, takže definícia MWD bola rozšírená tak, aby zahŕňala údaje, ktoré boli uložené v pamäti nástroja a obnovené, keď bol nástroj vrátený na povrch. Všetky systémy MWD majú zvyčajne tri hlavné podkomponenty:
- Napájací systém
- Telemetrický systém
- Smerový snímač
Energetické systémy
Energetické systémy v MWD môžu byť vo všeobecnosti klasifikované ako jeden z dvoch typov: batéria alebo turbína. Oba typy energetických systémov majú svoje výhody a záväzky. V mnohých systémoch MWD sa na napájanie nástroja MWD používa kombinácia týchto dvoch typov napájacích systémov, takže počas prerušovaných podmienok prúdenia-kvapalín pri vŕtaní nedochádza k prerušeniu napájania. Batérie môžu poskytnúť túto energiu nezávisle od obehu vŕtacej-kvapaliny a sú potrebné, ak dôjde k zaseknutiu dreva počas zakopnutia do otvoru alebo z neho.
Systémy batérií
Lítium-tionylchloridové batérie sa bežne používajú v systémoch MWD, pretože majú vynikajúcu kombináciu vysokej-hustoty energie a vynikajúceho výkonu pri prevádzkových teplotách MWD. Poskytujú stabilný zdroj napätia až do konca svojej životnosti a nevyžadujú zložitú elektroniku na úpravu napájania. Tieto batérie však majú obmedzený okamžitý energetický výstup a môžu byť nevhodné pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysoký odber prúdu. Aj keď sú tieto batérie bezpečné pri nižších teplotách, ak sa zahrejú nad 180 stupňov, môžu podstúpiť prudkú, zrýchlenú reakciu a explodovať značnou silou. V dôsledku toho existujú obmedzenia na prepravu lítium-tionylchloridových batérií v osobných lietadlách. Aj keď sú tieto batérie počas svojej životnosti veľmi účinné, nie sú dobíjateľné a ich likvidácia podlieha prísnym environmentálnym predpisom.
Turbínové systémy
Druhý zdroj bohatej výroby energie, energia turbíny, využíva prúdenie vrtnej-kvapaliny. Rotačná sila je prenášaná rotorom turbíny na alternátor cez spoločný hriadeľ, ktorý generuje trojfázový striedavý prúd (AC) s premenlivou frekvenciou. Elektronické obvody usmerňujú striedavý prúd na použiteľný jednosmerný prúd (DC). Turbínové rotory pre toto zariadenie musia akceptovať široký rozsah prietokov, aby vyhovovali všetkým možným podmienkam čerpania bahna-. Podobne musia byť rotory schopné tolerovať značné množstvo úlomkov a strateného-obehového materiálu (LCM) unášaného vo výplachu.
Telemetrické systémy
Bahenná-pulzná telemetria je štandardnou metódou v komerčných systémoch MWD a zázname počas vŕtania (LWD). Akustické systémy, ktoré prenášajú vrtnú rúru, trpia útlmom približne 150 dB na 1000 m vrtnej kvapaliny.[1]Uskutočnilo sa niekoľko pokusov skonštruovať špeciálnu vŕtaciu rúru s integrovaným pevným drôtom. Aj keď ponúka výnimočne vysoké rýchlosti prenosu dát, integrálna metóda drôtovej telemetrie vyžaduje:
- Drahá špeciálna vrtná rúra
- Špeciálna manipulácia
- Stovky elektrických spojení, ktoré musia zostať spoľahlivé v drsných podmienkach
Explózia hĺbkových meraní podnietila novú prácu v tejto oblasti,[2]a boli preukázané rýchlosti prenosu dát presahujúce 2 000 000 bitov za sekundu.
Nízkofrekvenčný elektromagnetický prenos sa v systémoch MWD a LWD používa v obmedzenej miere. Niekedy sa používa, keď sa ako vrtná kvapalina používa vzduch alebo pena. Hĺbka, z ktorej je možné prenášať elektromagnetickú telemetriu, je obmedzená vodivosťou a hrúbkou prekrývajúcich sa útvarov. Opakovače alebo zosilňovače signálu umiestnené vo vrtnej kolóne rozširujú hĺbku, z ktorej môžu elektromagnetické systémy spoľahlivo prenášať.
K dispozícii sú tri bahenné-pulzné telemetrické systémy: kladné-pulzné, záporné-pulzné a kontinuálne-vlnové systémy. Tieto systémy sú pomenované podľa spôsobov, akými sa ich impulzy šíria v objeme bahna. Systémy záporných impulzov-vytvárajú tlakový impulz nižší ako je objem bahna tým, že odvetrávajú malé množstvo bahna z vrtnej kolóny s vysokým-tlakom z vrtnej rúrky do medzikružia. Pozitívne-pulzné systémy vytvárajú dočasné obmedzenie prietoku (vyšší tlak ako objem vrtného{10} bahna) vo vrtnej rúre. Systémy spojitých vĺn{12}}vytvárajú nosnú frekvenciu, ktorá sa prenáša cez bahno, a kódujú údaje pomocou fázových posunov nosnej vlny. Používa sa mnoho rôznych{14}}systémov kódovania údajov, ktoré sú často navrhnuté tak, aby optimalizovali životnosť a spoľahlivosť pulzátora, pretože musí prežiť priamy kontakt s abrazívnym, vysokotlakovým{15} tokom bahna.
Detekcia telemetrického-signálu sa vykonáva pomocou jedného alebo viacerých snímačov umiestnených na stúpačke súpravy. Údaje sa získavajú zo signálov povrchovým počítačovým zariadením umiestneným buď v klznej jednotke alebo na vŕtacej podlahe. Úspešné dekódovanie údajov vo veľkej miere závisí od pomeru signálu-k-šumu.
Medzi veľkosťou signálu a telemetrickou dátovou rýchlosťou existuje úzka korelácia; čím vyššia je rýchlosť prenosu dát, tým menšia bude veľkosť impulzu. Väčšina moderných systémov má schopnosť preprogramovať parametre telemetrie nástroja a spomaliť-rýchlosť prenosu údajov bez toho, aby vyskočila z otvoru; spomalenie rýchlosti prenosu údajov však nepriaznivo ovplyvňuje hustotu protokolových-údajov.
Hluk signálu
Najpozoruhodnejšími zdrojmi šumu signálu sú kalové pumpy, ktoré často vytvárajú relatívne vysoko{0}}frekvenčný šum. Interferencia medzi frekvenciami čerpadiel vedie k harmonickým, ale tieto zvuky pozadia možno odfiltrovať pomocou analógových techník. Snímače otáčok čerpadla- môžu byť veľmi účinným spôsobom identifikácie a odstraňovania hluku čerpadla z nespracovaného telemetrického signálu. Hluk s nižšou frekvenciou v objeme bahna je často generovaný vŕtacími motormi. Hĺbka studne a typ bahna tiež ovplyvňujú amplitúdu a šírku prijímaného-signálu. Vo všeobecnosti sú bahno na -olejovej báze (OBM) a pseudo-olejové-bahno stlačiteľnejšie ako bahno na{12}}vodnej báze. preto majú za následok najväčšie straty signálu. Napriek tomu sa signály podarilo získať bez výrazných problémov z hĺbok takmer 9144 m (30 000 stôp) v stlačiteľných kvapalinách.
Smerové snímače
Najmodernejšou technológiou smerových-senzorov je pole troch ortogonálnych fluxgate magnetometrov a troch akcelerometrov. Hoci za normálnych okolností štandardné smerové snímače poskytujú prijateľné prieskumy, každá aplikácia, v ktorej existuje neistota v umiestnení spodnej diery, môže byť problematická. Nedávne trendy vŕtať dlhšie a zložitejšie studne zamerali pozornosť na potrebu štandardného chybového modelu.
Cieľom práce, ktorú vykonal Priemyselný riadiaci výbor pre presnosť vrtov (ISCWA), bolo poskytnúť štandardnú metódu kvantifikácie polohových neistôt so súvisiacimi úrovňami spoľahlivosti. Hlavné zdroje chýb boli klasifikované:
- Chyby snímača
- Magnetické rušenie z BHA
- Nesprávne nastavenie nástroja
- Neistota-magnetického poľa
Spolu s neistotami v nameranej hĺbke sú neistoty prieskumu dna jedným z prispievateľov k chybám v absolútnej hĺbke. Upozorňujeme, že všetky metódy korekcie azimutu-v reálnom čase vyžadujú prenos nespracovaných údajov na povrch, čo zaťažuje telemetrický kanál.
Vývoj gyroskopu (gyroskopu)-navigovaného MWD ponúka významné výhody oproti existujúcim navigačným senzorom. Okrem väčšej presnosti nie sú gyroskopy náchylné na rušenie magnetickými poľami. Súčasná gyroskopická technológia sa sústreďuje na začlenenie mechanickej odolnosti, minimalizáciu vonkajšieho priemeru a prekonanie teplotnej citlivosti. Hlavnou aplikáciou technológie je úspora času, ktorý využívajú drôtové gyroskopy pri vykonávaní výkopov z oblastí ovplyvnených magnetickým rušením.
Operačné prostredie nástroja a spoľahlivosť nástroja
Systémy MWD sa používajú v najdrsnejších prevádzkových prostrediach. Zjavné podmienky, ako je vysoký tlak a teplota, sú inžinierom a dizajnérom príliš známe. Odvetvie káblových sietí má za sebou dlhú históriu úspešného prekonávania týchto podmienok.
Teplota
Väčšina nástrojov MWD môže pracovať nepretržite pri teplotách až do 150 stupňov, pričom niektoré senzory sú k dispozícii s menovitými hodnotami až do 175 stupňov. Teploty MWD-nástroja môžu byť o 20 stupňov nižšie ako teploty pri formovaní namerané drôtenými kmeňmi v dôsledku chladiaceho účinku cirkulácie blata, takže najvyššie teploty, s ktorými sa stretávajú nástroje MWD, sú teploty namerané pri vbehnutí do otvoru, v ktorom objem vŕtacej-kvapaliny necirkuloval dlhší čas. V takýchto prípadoch sa odporúča pravidelne prerušovať cirkuláciu počas behu v diere. Použitie Dewarovej banky na ochranu senzorov a elektroniky pred vysokými teplotami je bežné v drôtovom vedení, kde sú časy expozície v hĺbke zvyčajne krátke, ale použitie baniek na ochranu pred teplotou nie je v MWD praktické kvôli dlhým časom expozície pri vysokých teplotách, ktoré je potrebné vydržať.
Tlak
Tlak v hĺbke je pre systémy MWD menší problém ako teplota. Väčšina nástrojov je navrhnutá tak, aby odolala tlaku až 20 000 psi, so špeciálnymi nástrojmi až 25 000 psi. Kombinácia hydrostatického tlaku a protitlaku systému sa zriedka blíži k tejto hranici.
Otrasy a vibrácie v hĺbke
Nárazy a vibrácie v hĺbke predstavujú pre systémy MWD najzávažnejšie výzvy. Na rozdiel od očakávaní prvé testy s použitím inštrumentovaných systémov hĺbení ukázali, že veľkosti bočných (zo strany-na-strany) nárazov sú dramaticky väčšie ako axiálne nárazy počas bežného vŕtania. Modemové nástroje MWD sú vo všeobecnosti navrhnuté tak, aby odolali nárazom približne 500 G po dobu 0,5 ms počas životnosti 100 000 cyklov. Významný môže byť aj torzný ráz spôsobený torzným zrýchlením palice/preklzu. Ak sú nástroje vystavené opakovanému skĺznutiu/kĺznutiu, možno očakávať, že zlyhajú.
Štatistika spoľahlivosti nástrojov
Včasná práca na štandardizácii merania a vykazovania štatistík spoľahlivosti nástroja MWD-zamerala sa na definovanie zlyhania a vydelenie celkového počtu úspešných hodín obehu celkovým počtom zlyhaní. Výsledkom tejto práce bol priemerný-čas-medzi-číslom zlyhania (MTBF). Ak by sa údaje zhromaždili počas štatisticky významného obdobia (zvyčajne 2 000 hodín), mohli by sa odvodiť zmysluplné trendy analýzy-zlyhaní. Keď sa však nástroje na vŕtanie stali zložitejšími, Medzinárodná asociácia dodávateľov vŕtania (IADC) zverejnila odporúčania týkajúce sa získavania a výpočtu štatistík MTBF.
Ako popredný svetový výrobca gyroskopických meracích prístrojov si China Vigor plne uvedomuje kritickú úlohu presnosti a spoľahlivosti pri hĺbkových operáciách. Od roku 2015 neustále investujeme do výskumu a zlepšovania našich systémov gyroskopických sklonomerov. V súčasnosti nástroje Vigor úspešne fungujú na ropných poliach v Strednej Ázii, Európe a Afrike-poskytujú vysoko presné{4}}údaje, ktoré pomáhajú klientom výrazne skrátiť-neproduktívny čas.
Výnimočným príkladom je gyroskopický inklinometer Vigor Pro-Guide Series, ktorý zahŕňa špičkový-algoritmus kompenzácie údajov na minimalizáciu hodnôt posunu a zaisťuje konzistentne presné výsledky prieskumu. Okrem výkonu je rad Pro-Guide navrhnutý pre robustnosť a jednoduchú údržbu. Jeho robustná konštrukcia znižuje celkové náklady na vlastníctvo znížením rizík spojených s prepravou a údržbou, čo je kľúčový dôvod, prečo si získal taký silný súhlas zákazníkov.
Náš technický tím pravidelne poskytuje-podporu zapisovania do denníka na stránkach a neustále získava pozitívnu spätnú väzbu. Sme tiež nadšení, že môžeme oznámiť, že China Vigor úspešne dokončila testovanie v teréne systémov Logging While Drilling (LWD), Gyro While Drilling (GWD) a Measurement While Drilling (MWD), pričom uvedenie na trh práve prebieha.
Ak chcete zistiť, ako môžu rady Vigor Pro-Guide Series a naše pripravované technológie vŕtania zvýšiť efektivitu a presnosť vašich operácií, obráťte sa na náš špecializovaný technický tím. Tešíme sa, že vás podporíme odbornými riešeniami a profesionálnym servisom.
