اندازه گیری در حین حفاری (MWD)

بررسی اجمالی اندازه گیری هنگام حفاری (MWD).

روش‌های تله‌متری در مقابله با حجم زیادی از داده‌های حفره‌ای مشکل داشتند، بنابراین تعریف MWD گسترش یافت تا شامل داده‌هایی شود که در حافظه ابزار ذخیره می‌شدند و پس از بازگشت ابزار به سطح بازیابی می‌شدند. همه سیستم های MWD معمولا دارای سه جزء اصلی هستند:

• سیستم قدرت
• سیستم تله متری
• سنسور جهت

سیستم های قدرت

سیستم های قدرت در MWD به طور کلی ممکن است به یکی از دو نوع طبقه بندی شوند: باتری یا توربین. هر دو نوع سیستم قدرت دارای مزایا و تعهدات ذاتی هستند. در بسیاری از سیستم‌های MWD، ترکیبی از این دو نوع سیستم قدرت برای تامین برق ابزار MWD استفاده می‌شود تا در حین حفاری متناوب-شرایط جریان سیال، برق قطع نشود. باتری‌ها می‌توانند این توان را مستقل از گردش مایع حفاری-تأمین کنند، و در صورتی که ورود به سیستم در حین خروج یا خارج شدن از سوراخ رخ دهد، لازم است.

سیستم های باتری

باتری‌های لیتیوم{0}}تیونیل کلرید معمولاً در سیستم‌های MWD استفاده می‌شوند زیرا ترکیبی عالی از{1}} چگالی انرژی بالا و عملکرد عالی در دمای سرویس MWD دارند. آنها یک منبع ولتاژ پایدار را تا پایان عمر مفید خود فراهم می کنند و برای تنظیم منبع نیازی به الکترونیک پیچیده ندارند. با این حال، این باتری ها خروجی انرژی آنی محدودی دارند و ممکن است برای کاربردهایی که نیاز به تخلیه جریان بالایی دارند نامناسب باشند. اگرچه این باتری‌ها در دماهای پایین‌تر ایمن هستند، اما اگر بالای 180 درجه گرم شوند، می‌توانند واکنش شدید و شتاب‌زده‌ای داشته باشند و با نیروی قابل توجهی منفجر شوند. در نتیجه، محدودیت‌هایی برای حمل و نقل باتری‌های لیتیوم-تیونیل کلرید در هواپیماهای مسافربری وجود دارد. اگرچه این باتری ها در طول عمر مفید خود بسیار کارآمد هستند، اما قابل شارژ نیستند و دفع آنها تابع مقررات سختگیرانه زیست محیطی است.

سیستم های توربین

منبع دوم تولید برق فراوان، نیروی توربین، از جریان سیال حفاری دکل استفاده می‌کند. نیروی دورانی توسط یک روتور توربین از طریق یک شفت مشترک به دینام منتقل می شود و یک جریان متناوب سه فاز (AC) با فرکانس متغیر تولید می کند. مدارهای الکترونیکی AC را به جریان مستقیم قابل استفاده (DC) اصلاح می کنند. روتورهای توربین برای این تجهیزات باید طیف وسیعی از نرخ‌های جریان را بپذیرند تا همه شرایط پمپاژ گل- ممکن را تطبیق دهند. به طور مشابه، روتورها باید قادر به تحمل زباله های قابل توجه و مواد گردش خون از دست رفته (LCM) موجود در سیال حفاری باشند.

سیستم های تله متری

تله‌متری پالس گلی روش استاندارد در سیستم‌های MWD تجاری و ثبت در حین حفاری (LWD) است. سیستم های صوتی که لوله حفاری را به بالا منتقل می کنند، تقریباً 150 دسی بل در هر 1000 متر در سیال حفاری کاهش می یابد.^[1]چندین تلاش برای ساخت لوله حفاری ویژه با سیم سخت یکپارچه انجام شده است. اگرچه سرعت داده فوق العاده بالایی را ارائه می دهد، روش تله متری سخت سیمی یکپارچه به موارد زیر نیاز دارد:

• لوله مته مخصوص گران قیمت
• جابجایی ویژه
• صدها اتصال الکتریکی که همگی باید در شرایط سخت قابل اعتماد باقی بمانند

انفجار اندازه‌گیری‌های پایین چاله کار جدیدی را در این زمینه تحریک کرده است.^[2]و نرخ داده بیش از 2000000 بیت در ثانیه نشان داده شده است.

انتقال الکترومغناطیسی با فرکانس پایین{0}در سیستم‌های MWD و LWD استفاده تجاری محدودی دارد. گاهی اوقات زمانی که از هوا یا فوم به عنوان سیال حفاری استفاده می شود استفاده می شود. عمقی که از آن می توان تله متری الکترومغناطیسی را منتقل کرد، توسط رسانایی و ضخامت سازندهای پوشاننده محدود می شود. تکرارکننده‌ها یا تقویت‌کننده‌های سیگنال که در رشته حفاری قرار دارند، عمقی را که سیستم‌های الکترومغناطیسی می‌توانند به طور قابل اعتماد از آن ارسال کنند، گسترش می‌دهند.

سه سیستم تله‌متری پالس گلی موجود است: سیستم‌های موجی-پالسی مثبت، پالس منفی-و{3}}مستمر. این سیستم ها به دلیل راه هایی که پالس های آنها در حجم گل منتشر می شود نام گذاری شده اند. سیستم‌های پالس منفی با تخلیه مقدار کمی گل حفاری با فشار بالا از لوله حفاری به حلق، پالس فشاری کمتر از حجم گل ایجاد می‌کنند. سیستم‌های پالس مثبت یک محدودیت جریان لحظه‌ای (فشار بالاتر از حجم حفاری{10}}حجم گل) در لوله حفاری ایجاد می‌کنند. سیستم‌های موج پیوسته یک فرکانس حامل ایجاد می‌کنند که از طریق گل منتقل می‌شود و با استفاده از تغییر فاز حامل، داده‌ها را رمزگذاری می‌کنند. بسیاری از سیستم‌های کدگذاری{14}}داده‌ای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند که اغلب برای بهینه‌سازی عمر و قابلیت اطمینان پالسر طراحی شده‌اند، زیرا باید از تماس مستقیم با جریان گل ساینده و با فشار{15} بالا جان سالم به در ببرد.

تشخیص سیگنال تله متری{0}} توسط یک یا چند مبدل واقع بر روی پایه دکل انجام می شود. داده ها از سیگنال ها توسط تجهیزات کامپیوتری سطحی که در یک واحد اسکید یا در کف مته قرار دارند، استخراج می شوند. رمزگشایی موفقیت‌آمیز داده به شدت به نسبت سیگنال به-نویز بستگی دارد.

ارتباط نزدیکی بین اندازه سیگنال و سرعت داده تله متری وجود دارد. هرچه سرعت داده بیشتر باشد، اندازه پالس کوچکتر می شود. اکثر سیستم‌های مدرن توانایی برنامه‌ریزی مجدد پارامترهای تله‌متری ابزار و کاهش سرعت{1} انتقال داده‌ها را بدون خارج شدن از سوراخ دارند. با این حال، کاهش سرعت داده بر تراکم داده‌ها تأثیر منفی می‌گذارد.

نویز سیگنال

قابل توجه ترین منابع نویز سیگنال پمپ های گل هستند که اغلب صدایی با فرکانس{0} نسبتاً بالا ایجاد می کنند. تداخل بین فرکانس های پمپ منجر به هارمونیک می شود، اما این نویزهای پس زمینه را می توان با تکنیک های آنالوگ فیلتر کرد. حسگرهای سرعت پمپ می‌توانند روش بسیار مؤثری برای شناسایی و حذف نویز پمپ از سیگنال تله متری خام باشند. صدای فرکانس کمتر-در حجم گل اغلب توسط موتورهای حفاری ایجاد می شود. عمق چاه و نوع گل نیز بر دامنه و عرض سیگنال دریافتی تأثیر می‌گذارد. به طور کلی، گل‌های مبتنی بر روغن- (OBM) و گل‌های شبه{10}}روغن{11}}تراکم‌پذیرتر از گل‌های مبتنی بر آب هستند. بنابراین، آنها منجر به بیشترین تلفات سیگنال می شوند. با این وجود، سیگنال ها بدون مشکل قابل توجهی از اعماق تقریباً 9144 متری (30000 فوت) در سیالات تراکم پذیر بازیابی شده اند.

سنسورهای جهت

پیشرفته‌ترین فناوری حسگر جهت‌دار، آرایه‌ای از سه مغناطیس‌سنج شار متعامد و سه شتاب‌سنج است. اگرچه در شرایط عادی، حسگرهای جهتی استاندارد بررسی های قابل قبولی را ارائه می دهند، اما هر کاربردی که در آن عدم قطعیت در محل ته چاله وجود داشته باشد، می تواند مشکل ساز باشد. روندهای اخیر برای حفر چاه های طولانی تر و پیچیده تر توجه را بر نیاز به یک مدل خطای استاندارد متمرکز کرده است.

کار انجام شده توسط کمیته راهبری صنعت در مورد دقت چاه (ISCWA) با هدف ارائه یک روش استاندارد برای کمی کردن عدم قطعیت های موقعیت با سطوح اطمینان مرتبط است. منابع اصلی خطا طبقه بندی شدند:

• خطاهای سنسور
• تداخل مغناطیسی از BHA
• ناهماهنگی ابزار
• عدم قطعیت میدان مغناطیسی-

همراه با عدم قطعیت در عمق اندازه گیری شده، عدم قطعیت های بررسی ته چاله یکی از عوامل ایجاد خطا در عمق مطلق است. توجه داشته باشید که همه روش‌های{1}}تصحیح آزیموت زمان واقعی نیازمند انتقال داده‌های خام به سطح هستند، که باری را بر کانال تله‌متری تحمیل می‌کند.

توسعه ژیروسکوپ (ژیروسکوپ)-MWD ناوبری مزایای قابل توجهی نسبت به حسگرهای ناوبری موجود دارد. علاوه بر دقت بیشتر، ژیروسکوپ ها در برابر تداخل میدان های مغناطیسی حساس نیستند. فناوری ژیروسکوپ فعلی بر ترکیب استحکام مکانیکی، به حداقل رساندن قطر خارجی و غلبه بر حساسیت دما متمرکز است. کاربرد اصلی این فناوری در صرفه جویی در زمان دکل مورد استفاده توسط ژیروسکوپ های سیمی هنگام اجرای ضربات از مناطق تحت تأثیر تداخل مغناطیسی است.

محیط عملیاتی ابزار و قابلیت اطمینان ابزار

سیستم های MWD در سخت ترین محیط های عملیاتی استفاده می شوند. شرایط واضحی مانند فشار و دمای بالا برای مهندسان و طراحان بسیار آشنا هستند. صنعت سیم کشی سابقه طولانی در غلبه بر این شرایط با موفقیت دارد.

دما

اکثر ابزارهای MWD می توانند به طور مداوم در دماهای تا 150 درجه کار کنند و برخی از سنسورها با درجه بندی تا 175 درجه در دسترس هستند. دمای MWD{3}}ممکن است 20 درجه کمتر از دمای سازند اندازه‌گیری شده توسط سیاهه‌های سیمی باشد، به دلیل اثر خنک‌کنندگی گردش گل، بنابراین بالاترین دماهایی که ابزار MWD با آن مواجه می‌شوند، دمایی هستند که در حفره‌ای اندازه‌گیری می‌شوند که حجم سیال حفاری برای مدت طولانی در گردش نیست. در چنین مواردی، توصیه می شود هنگام دویدن در سوراخ، گردش خون را به طور دوره ای قطع کنید. استفاده از فلاسک Dewar برای محافظت از سنسورها و وسایل الکترونیکی در برابر دماهای بالا در خطوط سیمی رایج است، جایی که زمان قرار گرفتن در حفره‌ها معمولاً کوتاه است، اما استفاده از فلاسک‌ها برای محافظت از دما در MWD عملی نیست زیرا زمان‌های نوردهی طولانی در دماهای بالا باید تحمل شود.

فشار

فشار داون هول برای سیستم های MWD نسبت به دما مشکل کمتری دارد. اکثر ابزارها برای مقاومت در برابر 20000 psi طراحی شده اند و ابزارهای تخصصی دارای امتیاز 25000 psi هستند. ترکیب فشار هیدرواستاتیک و پس فشار سیستم به ندرت به این حد نزدیک می شود.

شوک و لرزش داون هول

شوک و لرزش داون هول سیستم های MWD را با شدیدترین چالش های خود مواجه می کند. برخلاف انتظار، آزمایش‌های اولیه با استفاده از سیستم‌های حفره‌ای ابزاردار نشان داد که بزرگی ضربه‌های جانبی (-به{2}} جانبی) به طور چشمگیری بیشتر از ضربه‌های محوری در حین حفاری معمولی است. ابزارهای مودم MWD به طور کلی برای مقاومت در برابر شوک های تقریباً 500 G برای 0.5 میلی ثانیه در طول عمر 100000 چرخه طراحی شده اند. شوک پیچشی، ناشی از شتاب‌های پیچشی چوب/لغزش نیز ممکن است قابل توجه باشد. در صورت قرار گرفتن مکرر چسب / لغزش، می توان انتظار داشت که ابزارها از کار بیفتند.

آمار قابلیت اطمینان ابزار

کارهای اولیه انجام شده برای استانداردسازی اندازه‌گیری و گزارش آمار قابلیت اطمینان ابزار MWD بر تعریف خرابی و تقسیم تعداد کل ساعات گردش موفق بر تعداد کل خرابی‌ها متمرکز بود. این کار منجر به یک میانگین-زمان-بین-عدد شکست (MTBF) شد. اگر داده‌ها در یک دوره آماری معنی‌دار (معمولاً 2000 ساعت) جمع‌آوری می‌شدند، روندهای تحلیل شکست معنادار-می‌توان استخراج شد. با این حال، با پیچیده‌تر شدن ابزارهای حفاری، انجمن بین‌المللی پیمانکاران حفاری (IADC) توصیه‌هایی در مورد کسب و محاسبه آمار MTBF منتشر کرد.

China Vigor به عنوان یک تولید کننده پیشرو جهانی ابزارهای نقشه برداری ژیروسکوپی، نقش حیاتی دقت و قابلیت اطمینان در عملیات چاله را کاملاً تشخیص می دهد. از سال 2015، ما سرمایه گذاری مستمری را به تحقیق و ارتقای سیستم های شیب سنج ژیروسکوپ اختصاص داده ایم. امروزه، ابزارهای Vigor با موفقیت در سراسر میادین نفتی در آسیای مرکزی، اروپا و آفریقا کار می‌کنند و داده‌هایی با دقت بالا ارائه می‌کنند که به مشتریان کمک می‌کند زمان غیرمولد را به‌طور چشمگیری کاهش دهند.

یک مثال برجسته Vigor Pro{0}}Guide Series Gyro Inclinometer است که دارای یک الگوریتم جبرانی پیشرو در صنعت{1}}برای به حداقل رساندن مقادیر رانش است و از نتایج نظرسنجی دقیق مطمئن می‌شود. فراتر از عملکرد، سری Pro{3}}راهنما برای استحکام و سهولت نگهداری طراحی شده است. ساخت و ساز ناهموار آن با کاهش خطرات حمل و نقل و تعمیر و نگهداری، هزینه کل مالکیت را کاهش می دهد، که دلیل اصلی این است که چرا تا این حد تایید مشتری را به دست آورده است.

تیم فنی ما مرتباً در{0}}پشتیبانی از گزارش‌گیری سایت ارائه می‌کند و بازخورد مثبت مستمری کسب کرده است. ما همچنین خوشحالیم که به اشتراک بگذاریم که China Vigor با موفقیت آزمایش میدانی سیستم‌های Logging while Drilling (LWD)، Gyro while Drilling (GWD) و Measurement while Drilling (MWD) را با موفقیت به پایان رسانده است و اکنون معرفی به بازار در حال انجام است.

برای کشف اینکه چگونه سری‌های راهنمای Vigor Pro-و فناوری‌های حفاری آتی ما می‌توانند کارایی و دقت عملیات شما را افزایش دهند، با تیم مهندسی تخصصی ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه منتظر راه حل های تخصصی و خدمات حرفه ای از شما هستیم.