מדידה בזמן קידוח (MWD)

סקירה כללית של מדידה תוך כדי קידוח (MWD).

שיטות הטלמטריה התקשו להתמודד עם הנפחים הגדולים של נתונים למטה, ולכן ההגדרה של MWD הורחבה לכלול נתונים שנשמרו בזיכרון הכלי ושוחזרו כאשר הכלי הוחזר לפני השטח. לכל מערכות MWD יש בדרך כלל שלושה רכיבי משנה עיקריים:

• מערכת חשמל
• מערכת טלמטריה
• חיישן כיוון

מערכות חשמל

מערכות חשמל ב-MWD בדרך כלל עשויות להיות מסווגות כאחד משני סוגים: סוללה או טורבינה. לשני סוגי מערכות החשמל יש יתרונות והתחייבויות טבועות. במערכות MWD רבות, נעשה שימוש בשילוב של שני סוגי מערכות החשמל הללו כדי לספק חשמל לכלי MWD, כך שהספק לא יופסק במהלך תנאי זרימת נוזלים-לסירוגין בקידוח. סוללות יכולות לספק את הכוח הזה ללא תלות בזרימת נוזל הקידוח-, והן נחוצות אם רישום יתרחש במהלך מעידה פנימה או יציאה מהחור.

מערכות סוללות

סוללות ליתיום-תיוניל כלוריד נמצאות בשימוש נפוץ במערכות MWD בגלל השילוב המצוין שלהן של צפיפות- אנרגיה גבוהה וביצועים מעולים בטמפרטורות שירות MWD. הם מספקים מקור מתח יציב עד קרוב מאוד לסוף חיי השירות שלהם, והם אינם דורשים אלקטרוניקה מורכבת כדי להתנות את האספקה. עם זאת, לסוללות אלו יש תפוקת אנרגיה מיידית מוגבלת, והן עשויות להיות בלתי מתאימות ליישומים הדורשים ניקוז זרם גבוה. למרות שסוללות אלו בטוחות בטמפרטורות נמוכות יותר, אם מתחממות מעל 180 מעלות, הן עלולות לעבור תגובה אלימה ומואצת ולהתפוצץ בעוצמה משמעותית. כתוצאה מכך, קיימות הגבלות על משלוח סוללות ליתיום-תיוניל כלוריד במטוסי נוסעים. למרות שהסוללות הללו יעילות מאוד לאורך חיי השירות שלהן, הן אינן נטענות, והשלכתן כפופה לתקנות סביבתיות מחמירות.

מערכות טורבינות

המקור השני לייצור חשמל בשפע, כוח טורבינה, משתמש בזרימת נוזל הקידוח של-האסדה. כוח סיבוב מועבר על ידי רוטור טורבינה לאלטרנטור דרך פיר משותף, ויוצר זרם חילופין תלת-פאזי (AC) בעל תדר משתנה. מעגלים אלקטרוניים מיישרים את ה-AC לזרם ישר שמיש (DC). רוטורים של טורבינות עבור ציוד זה חייבים לקבל מגוון רחב של קצבי זרימה כדי להתאים לכל תנאי שאיבת הבוץ- האפשריים. באופן דומה, רוטורים חייבים להיות מסוגלים לסבול פסולת ניכרת וחומר -אובד במחזור (LCM) שנאגר בנוזל הקידוח.

מערכות טלמטריה

טלמטריית דופק בוץ- היא השיטה הסטנדרטית במערכות MWD מסחריות ורישום בזמן קידוח (LWD). מערכות אקוסטיות המשדרות במעלה צינור הקידוח סובלות מהנחתה של כ-150 dB ל-1000 מ' בנוזל קידוח.^[1]נעשו מספר ניסיונות לבנות צינור קידוח מיוחד עם חוט קשיח אינטגרלי. למרות שהיא מציעה קצבי נתונים גבוהים במיוחד, שיטת הטלמטריה החוטית האינטגרלית דורשת:

• צינור קידוח מיוחד יקר
• טיפול מיוחד
• מאות חיבורי חשמל שכולם חייבים להישאר אמינים בתנאים קשים

הפיצוץ של מדידות למטה עורר עבודה חדשה בתחום זה,^[2]והוכחו קצבי נתונים העולה על 2,000,000 סיביות לשנייה.

שידור אלקטרומגנטי בתדר נמוך- נמצא בשימוש מסחרי מוגבל במערכות MWD ו-LWD. הוא משמש לפעמים כאשר אוויר או קצף משמשים כנוזל קידוח. העומק שממנו ניתן לשדר טלמטריה אלקטרומגנטית מוגבל על ידי המוליכות והעובי של התצורות שמעל. משחזרים או מגבירי אותות הממוקמים במיתר הקידוח מאריכים את העומק שממנו מערכות אלקטרומגנטיות יכולות לשדר בצורה מהימנה.

זמינות שלוש מערכות טלמטריית דופק בוץ-: חיובי-דופק, שלילי-דופק ומערכות גלים- מתמשכים. מערכות אלו נקראות על שם הדרכים שבהן הפולסים שלהן מתפשטים בנפח הבוץ. מערכות דופק-שליליות יוצרות דופק לחץ נמוך מזה של נפח הבוץ על ידי אוורור כמות קטנה של בוץ מחרוזת קידוח בלחץ גבוה- מצינור הקידוח אל הטבעת. מערכות דופק חיוביות יוצרות הגבלת זרימה רגעית (לחץ גבוה יותר מנפח-בוץ הקידוח) בצינור הקידוח. מערכות גל מתמשכות- יוצרות תדר נושא שמועבר דרך הבוץ, והן מקודדות נתונים באמצעות הזזות הפאזה של הספק. נעשה שימוש במערכות קידוד-שונות רבות של נתונים, אשר נועדו לעתים קרובות לייעל את חייו ואמינותו של המפעימה, מכיוון שהוא חייב לשרוד מגע ישיר עם זרימת הבוץ השוחקת-בלחץ גבוה.

זיהוי אותות טלמטריה- מבוצע על ידי מתמר אחד או יותר הממוקם על צינור המתקן. נתונים מופקים מהאותות על ידי ציוד מחשב עילי הנמצא ביחידת החלקה או על רצפת הקידוח. פענוח נתונים מוצלח תלוי מאוד ביחס האות-ל-רעש.

מתאם הדוק קיים בין גודל האות וקצב נתוני הטלמטריה; ככל שקצב הנתונים גבוה יותר, כך גודל הפולס קטן יותר. לרוב המערכות המודרניות יש את היכולת לתכנת מחדש את פרמטרי הטלמטריה של הכלי ולהאט את מהירות שידור הנתונים- מבלי לצאת מהחור; עם זאת, האטה של ​​קצב הנתונים משפיעה לרעה על צפיפות הנתונים של יומן-.

רעש אות

המקורות הבולטים ביותר לרעש האות הם משאבות הבוץ, שלעתים קרובות יוצרות רעש- בתדר גבוה יחסית. הפרעות בין תדרי המשאבה מובילות להרמוניות, אך ניתן לסנן את רעשי הרקע הללו באמצעות טכניקות אנלוגיות. חיישני מהירות משאבה- יכולים להיות שיטה יעילה מאוד לזיהוי והסרה של רעשי משאבה מהאות הטלמטרי הגולמי. רעש בתדר- נמוך יותר בנפח הבוץ נוצר לעתים קרובות על ידי מנועי קידוח. עומק הבאר וסוג הבוץ משפיעים גם על משרעת ורוחב האות המתקבלים-. באופן כללי, בוץ המבוסס על-שמן (OBM) ובוץ המבוסס על-שמן{11}}ניתנים לדחיסה יותר מבוץ על בסיס-מים; לכן, הם מביאים לאובדי האות הגדולים ביותר. עם זאת, אותות אוחזרו ללא בעיות משמעותיות מעומקים של כמעט 9144 מ' (30,000 רגל) בנוזלים דחיסה.

חיישני כיוון

הטכנולוגיה המתקדמת בטכנולוגיית החיישנים-כיוונית היא מערך של שלושה מגנומטרים אורתוגונליים של Fluxgate ושלושה מדי תאוצה. למרות שבנסיבות רגילות, חיישני כיוונים סטנדרטיים מספקים סקרים מקובלים, כל יישום שבו קיימת אי ודאות במיקום החור התחתון יכול להיות בעייתי. המגמות האחרונות לקדוח בארות ארוכות ומורכבות יותר מיקד את תשומת הלב בצורך במודל שגיאה סטנדרטי.

העבודה שבוצעה על ידי ועדת ההיגוי של התעשייה בנושא דיוק צינורות עומק (ISCWA) נועדה לספק שיטה סטנדרטית לכימות אי ודאות מיקום עם רמות ביטחון נלוות. מקורות הטעות העיקריים סווגו:

• שגיאות חיישן
• הפרעה מגנטית מה-BHA
• חוסר יישור כלי
• אי ודאות בשדה-מגנטי

יחד עם אי הוודאות בעומק הנמדד, אי הוודאות של סקר חור תחתון הם אחד התורמים לטעויות בעומק המוחלט. שים לב שכל השיטות של תיקון אזימוט בזמן אמת- דורשות שידור נתונים גולמיים אל פני השטח, מה שמטיל עומס על ערוץ הטלמטריה.

הפיתוח של גירוסקופ (ג'ירו)-מנווט MWD מציע יתרונות משמעותיים על פני חיישני ניווט קיימים. בנוסף לדיוק רב יותר, גירוס אינם רגישים להפרעות משדות מגנטיים. טכנולוגיית הג'יירו הנוכחית מתמקדת בשילוב חוסן מכאני, מזעור קוטר חיצוני והתגברות על רגישות לטמפרטורה. היישום העיקרי של הטכנולוגיה הוא בחיסכון בזמן המתקן המשמש את הג'ירואים קוויים בעת ביצוע התקפות מאזורים המושפעים מהפרעות מגנטיות.

סביבת תפעול הכלים ואמינות הכלים

מערכות MWD משמשות בסביבות ההפעלה הקשות ביותר. תנאים ברורים כמו לחץ וטמפרטורה גבוהים מוכרים מדי למהנדסים ומעצבים. לתעשיית קווים יש היסטוריה ארוכה של התגברות מוצלחת על תנאים אלה.

טֶמפֶּרָטוּרָה

רוב כלי ה-MWD יכולים לפעול ברציפות בטמפרטורות של עד 150 מעלות, עם כמה חיישנים זמינים עם דירוגים של עד 175 מעלות. טמפרטורות הכלים של MWD- עשויות להיות נמוכות ב-20 מעלות מטמפרטורות היווצרות הנמדדות על-ידי יומני קווים, בשל השפעת הקירור של מחזור בוץ, כך שהטמפרטורות הגבוהות ביותר בהן נתקלים כלי MWD הן אלו הנמדדות תוך כדי ריצה לתוך חור שבו נפח נוזל הקידוח- לא הופץ במשך תקופה ממושכת. במקרים כאלה, רצוי לשבור את זרימת הדם מעת לעת תוך כדי ריצה בתוך החור. שימוש בבקבוקון Dewar כדי להגן על חיישנים ואלקטרוניקה מטמפרטורות גבוהות נפוץ בקו קווי, שבו זמני החשיפה במורד הבור הם בדרך כלל קצרים, אך שימוש בבקבוקים להגנה על טמפרטורה אינו מעשי ב-MWD בגלל זמני החשיפה הארוכים בטמפרטורות גבוהות שיש לסבול.

לַחַץ

לחץ למטה הוא פחות בעיה מאשר טמפרטורה עבור מערכות MWD. רוב הכלים מתוכננים לעמוד בעד 20,000 psi, עם כלים מומחים בדירוג של 25,000 psi. השילוב של לחץ הידרוסטטי ולחץ אחורי של המערכת כמעט ולא מתקרב לגבול זה.

זעזוע ורטט למטה

זעזועים ורטט למטה מעמידים בפני מערכות MWD את האתגרים החמורים ביותר שלהן. בניגוד למצופה, בדיקות מוקדמות באמצעות מערכות תחתיות ממכשירות הראו שעוצמתם של זעזועים רוחביים (מצד-אל-הצד) גדולים באופן דרמטי מאשר זעזועים צירים במהלך קידוח רגיל. כלי MWD מודמים מתוכננים בדרך כלל לעמוד בפני זעזועים של כ-500 G למשך 0.5 אלפיות השנייה לאורך חיים של 100,000 מחזורים. גם הלם פיתול, המופק על ידי תאוצות פיתול של סטיק/החלקה, עשוי להיות משמעותי. אם נתון להדבקה/החלקה חוזרת ונשנית, ניתן לצפות שהכלים ייכשלו.

סטטיסטיקת אמינות הכלים

עבודה מוקדמת שנעשתה לסטנדרטיזציה של המדידה והדיווח של נתונים סטטיסטיים של אמינות כלי MWD- התמקדה בהגדרת כשל וחלוקת המספר המצטבר של שעות מחזור מוצלחות במספר המצטבר של כשלים. עבודה זו הביאה למספר-ממוצע-בין-כשל (MTBF) למספר. אם הנתונים הצטברו על פני תקופה משמעותית סטטיסטית (בדרך כלל 2,000 שעות), ניתן היה לגזור מגמות משמעותיות של כישלון-בניתוח. עם זאת, ככל שהכלים למטה נעשו מורכבים יותר, הארגון הבינלאומי של קבלני קידוח (IADC) פרסם המלצות על רכישה וחישוב של סטטיסטיקות MTBF.

כיצרנית מובילה עולמית של מכשירי מדידת ג'ירו, China Vigor מכירה במלואה את התפקיד הקריטי של דיוק ואמינות בפעולות למטה. מאז 2015, הקדשנו השקעה מתמשכת למחקר ושיפור של מערכות מד השיפוע שלנו. כיום, הכלים של Vigor פועלים בהצלחה בשדות נפט במרכז אסיה, אירופה ואפריקה-מספקים נתונים דיוק- גבוה המסייעים ללקוחות לצמצם משמעותית את הזמן הלא-פרודוקטיבי.

דוגמה בולטת היא Vigor Pro-Guide Series Gyro Inclinometer, המשלב אלגוריתם פיצוי נתונים-מוביל בתעשייה כדי למזער ערכי סחיפה, מה שמבטיח תוצאות סקרים מדויקות באופן עקבי. מעבר לביצועים, סדרת Pro-Guide מיועדת לחוסן ולקלות תחזוקה. הבנייה הקשוחה שלו מורידה את עלות הבעלות הכוללת על ידי הפחתת סיכוני ההובלה והתחזוקה, סיבה מרכזית לכך שהוא זכה לאישור כל כך חזק מלקוח.

הצוות הטכני שלנו מספק באופן קבוע-תמיכה ברישום באתר וזכה למשוב חיובי עקבי. אנו גם נרגשים לחלוק ש-China Vigor השלימה בהצלחה בדיקות שטח של מערכות רישום תוך כדי קידוח (LWD), Gyro While Drilling (GWD) ומדידה תוך כדי קידוח (MWD), כשההצגה בשוק נמצאת כעת בעיצומו.

כדי לגלות כיצד סדרת המדריך של Vigor Pro- וטכנולוגיות הקידוח הקרובות שלנו יכולות לשפר את היעילות והדיוק של הפעולות שלך, אל תהסס לפנות לצוות ההנדסה המתמחה שלנו. נשמח לתמוך בכם עם פתרונות מומחים ושירות מקצועי.